[發明專利]一種聚偏氟乙烯微孔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710422329.0
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN108993148B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 劉富;林海波;李田田
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D67/00;B01D69/02;B01D71/34
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 聶智

本發明涉及一種聚偏氟乙烯微孔膜的制備方法，該方法采用非溶劑致相分離法，在凝固浴固化的過程中，凝固浴中帶有烷氧基硅烷的親水聚合物會慢慢的滲透至初生膜中。因承載初生膜的支撐層預先涂有驅動劑，在驅動劑的作用下帶有烷氧基硅烷的親水聚合物會趨于初生膜遠離支撐層的表面分布，并發生自交聯，而實現所述初生膜遠離所述支撐層的表面具有超親水性。因襯底具有粗糙的表面以及聚偏氟乙烯本身的結晶特性，使得所述初生膜的靠近所述支撐層的表面形成微納結構而表現出超疏水性。本發明還提供一種聚偏氟乙烯微孔膜。

技術領域

本發明涉及聚合物微孔膜領域，尤其涉及一種聚偏氟乙烯微孔膜及其制備方法。

背景技術

潤濕是聚合物分離膜一種常見的界面現象，也是膜的重要性能之一，通常用液體在膜表面的接觸角來表征膜的疏水性及親水性。

研究表明，膜表面的潤濕性由膜表面的化學組成和微觀結構共同決定。合適的微結構及表面自由能是形成聚合物分離膜超親水或超疏水表面的前提條件。這類具有超親水或超疏水性的膜材料在自清潔、微流體輸送、膜蒸餾、油水分離及生物等領域有著廣泛應用，這也對基礎研究及實際應用有著重要的價值。

目前，聚合物分離膜超疏水或超親水表面的制備工藝主要有表面化學改性、親水或疏水性組分填充、模板法、溶膠-凝膠法、層層自組裝法、氣相沉積法、靜電紡絲等。比如：有人通過自由基聚合方式將兩性聚電解質接枝到聚偏氟乙烯膜表面，制備了超親水的聚偏氟乙烯微孔膜，其油水分離率達到99.999％(請參考文獻：Zhu Y,et al.Journal ofMaterials Chemistry A,2013,1:5758-5765)。有人通過氣相沉積法在聚丙烯膜表面沉積一層多孔晶狀聚丙烯層，制備了膜表面接觸角達到169°(請參閱文獻：Yang HC,et al.ACSapplied materialsinterfaces,2014,6:12566-12572)。中國發明申請(201310479920.1)公開了通過模版法制備超疏水的聚偏氟乙烯微孔膜。中國發明申請(201210071031.7)公開了通過靜電紡絲制備超親水或超疏水的納米纖維復合膜。然而，以上均是制備功能單一的超親或超疏水性聚合物分離膜，鮮有在同一基體上同時實現超親水/超疏水的相關報導。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種同時具有超親水性及超疏水性的聚偏氟乙烯微孔膜及其制備方法。

本發明提供一種聚偏氟乙烯微孔膜，所述聚偏氟乙烯微孔膜的材料包括聚偏氟乙烯以及親水聚合物，所述聚偏氟乙烯微孔膜包括相對的第一表面以及第二表面，其中所述第一表面為超親水表面，所述第二表面為超疏水表面，所述親水聚合物趨于所述聚偏氟乙烯微孔膜的第一表面分布而遠離第二表面，所述親水聚合物自交聯并分布于聚偏氟乙烯的分子鏈之間，所述第二表面包括多個微納結構。

本發明還提供一種聚偏氟乙烯微孔膜的制備方法，其包括以下步驟：

(1)將聚偏氟乙烯溶于一有機溶劑，得到聚偏氟乙烯鑄膜液；

(2)將一驅動劑覆于一具有粗糙表面的襯底，干燥得到一支撐層，其中所述驅動劑為甘油、礦物油、植物油、動物油或硅油與乙醇的混合物；

(3)將步驟(1)所得到的聚偏氟乙烯鑄膜液涂覆于支撐層的表面，形成初生膜；

(4)將帶有初生膜的支撐層轉移至反應性凝固浴中于40℃～80℃固化，得到帶有支撐層的聚偏氟乙烯微孔膜，其中反應性凝固浴所采用的溶劑為帶有烷氧基硅烷的親水聚合物與混合溶劑的混合物，所述混合溶劑為水與步驟(1)所述有機溶劑中的至少一種的混合物，在固化的過程中，在支撐層中的驅動劑的作用下帶有烷氧基硅烷的親水聚合物轉移并趨于所述初生膜遠離所述支撐層的表面分布，所述親水聚合物與聚偏氟乙烯分子發生交聯以實現對聚偏氟乙烯的親水改性，而在所述初生膜的靠近所述支撐層的表面形成微納結構；

(5)將所述帶有支撐層的聚偏氟乙烯微孔膜中的支撐層剝離，得到聚偏氟乙烯微孔膜。