[發明專利]一種PVDF聚合物分離膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202011040647.9
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112337323B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 崔朝亮;汪朝暉;溫公樸;汪效祖;周玥;潘俊;邢衛紅
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本發明公開了一種PVDF聚合物分離膜及其制備方法，該方法通過在PVDF膜材料表面形成一層能夠耐堿液進攻的烷基陰離子化合物，從而實現提高PVDF膜材料耐堿腐蝕性的目的。本發明方法如下：采用溶液共混法將PVDF粉末、親水性納米二氧化硅與致孔劑（如PVP，PEG等）溶液混合，非溶劑致相分離（NIPS）成膜，將膜表面多余的水分輕輕擦干，然后置于5%～10%的陰離子表面活性劑水相溶液中超聲浸泡3～5分鐘，待其完全浸潤，取出并去除膜表面多余的液滴并懸掛晾干。將晾干的PVDF膜片置于5%～14%耐堿樹脂溶液中，待其完全浸潤，取出將膜表面多余的樹脂輕輕擦掉，然后將膜置于紫外燈下進行紫外輻照固化30s～90s，即得耐堿膜。

技術領域

本發明涉及一種耐堿改性PDVF聚合物分離膜材料的方法，更具體的說涉及一種提高PDVF聚合物分離膜材料耐堿腐蝕性的方法。

背景技術

PVDF是一種半結晶性和部分氟化的聚合物，它不僅具有含氟聚合物優異的熱穩定性、抗氧化和耐輻射性能，同時還具備一定的化學穩定性、出色的機械性能、介電性能、良好的加工性能以及在極性溶劑中良好的溶解性，這些良好特性使PVDF成為重要的多孔膜的制備材料。在PVDF膜材料的制備過程中，如非溶劑致相分離法(NIPS)或熱致相分離法，需要添加N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等極性溶劑作為PVDF的溶解溶劑。成膜后由于PVDF膜材料的晶體結構、結晶度發生改變等因素，使得PVDF膜材料耐堿腐蝕能力下降，導致了PDVF聚合物分離膜材料在處理堿性廢水或在使用堿液進行化學清洗時，導致PVDF膜材料產生黃變、降解與老化。

耐堿PVDF膜材料由支撐PVDF基膜和耐堿功能層組成，眾所周知，傳統的PVDF膜材料含有未被氟取代的β碳，在氟原子的強吸電子誘導效應下，β碳上的氫帶有正電性，因而在堿或親核試劑的作用下可發生脫除HF的E2消除反應，反應式如下式所示：

發明內容

本發明是針對PVDF膜材料不耐堿腐蝕的問題，提出了一種提高PVDF膜材料耐堿腐蝕性的方法，該方法是通過在PVDF膜材料表面形成一層能耐堿液進攻烷基陰離子化合物的耐堿功能層，該耐堿功能層可以多層定制，層數越多，PVDF膜材料耐堿性越強。

一種PDVF聚合物分離膜，包括PVDF多孔基膜，以及在多孔基膜的表面和/或孔道內負載有紫外光固化樹脂和烷基陰離子化合物。

在一個實施方式中，所述的烷基陰離子化合物優選為十二烷基硫酸鎂、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸銨、十二烷基硫酸鋰的一種或幾種。

在一個實施方式中，所述的紫外光固化樹脂可以選自聚酯樹脂類、聚氨酯丙烯酸酯類、環氧丙烯酸酯類的一種或幾種。

上述的PDVF聚合物分離膜的制備方法，包括如下步驟：

第1步，將多孔PVDF基膜浸泡于烷基陰離子化合物的水溶液中；

第2步，再將多孔PVDF基膜浸泡于含有引發劑和耐堿樹脂的溶液中；

第3步，進行紫外光固化后，得到PDVF聚合物分離膜。

在一個實施方式中，所述的多孔PVDF基膜采用非溶劑致相分離法(NIPS)、熱致相分離法(TIPS)、直接干燥法和熱致/非溶劑致相分離復合法(N-TIPS)制備。

在一個實施方式中，采用NIPS法制備時，鑄膜液的重量百分比記為：PVDF粉末15％～25％，致孔劑2％～4％，親水性添加劑2％～4％，余量為溶劑。

在一個實施方式中，所述PVDF鑄膜液中所用的溶劑優選為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亞砜(DMSO)或環己酮的一種或幾種。