一種調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過后處理調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能的方法。本發(fā)明以PVDF-g-PNIPAAm為原料，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為溶劑，水為凝固劑，得到PVDF-g-PNIPAAm平板分離膜。成膜后用無水乙醇浸泡不同時間，從而達到對PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能進行調(diào)控的目的。
【專利說明】—種調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能的方法
[0001]【【技術(shù)領(lǐng)域】】:本發(fā)明屬于膜【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能的方法。
[0002]【【背景技術(shù)】】--聚N-異丙基丙烯酰胺是一種典型的溫度敏感大分子。PNIPAAm分子既存在著親水的酰胺基團，也存在著具有疏水性的異丙基基團，正是這種特殊的分子結(jié)構(gòu)使得其在最低臨界溶解溫度(LCST)附近的時候，可以在水溶液中發(fā)生親水和疏水的轉(zhuǎn)變，分子鏈構(gòu)象也會由伸展?fàn)顟B(tài)變成收縮狀態(tài)。當(dāng)今大多數(shù)使用的溫度敏感膜就是將PNIPAAm引入到基膜或者成膜材料中，利用PNIPAAm在LCST附近的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，改變膜表面的親疏水性和膜孔結(jié)構(gòu)，從而達到分離滲透性能的溫度可控。
[0003]聚偏氟乙烯(PVDF)的突出特性是機械強度高，耐老化并且抗紫外線性能高，室溫下不受酸、堿等強氧化劑和鹵素的腐蝕，是一種綜合性能良好的分離膜材料，PVDF微濾膜和超濾膜已成功應(yīng)用于化工，紡織，電子，食品等工業(yè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為眾多有機高分子膜材料中的佼佼者。由于溫度對體積變化的影響非常顯著，因此將PNIPAAm與基膜或者基膜材料用表面改性或者本體改性的方式相結(jié)合，所得到的膜也會明顯表現(xiàn)出溫度響應(yīng)性能。當(dāng)今大多數(shù)使用的溫度敏感膜就是將PNIPAAm引入到基膜或者成膜材料中，利用PNIPAAm在LCST附近的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，改變膜表面的親疏水性和膜孔結(jié)構(gòu)，從而達到分離滲透性能的溫度可控。近年來，鑒于PVDF良好的成膜性能和PIPAAm的溫度敏感性能，NIPAAm與聚偏氟乙烯(PVDF)制備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜得到了廣泛的研究。
[0004]研究表明，膜的響應(yīng)性能和膜的表面結(jié)構(gòu)與孔結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，不同的膜孔結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的性能，因此，我們可以通過改變膜結(jié)構(gòu)的方法來調(diào)控膜的性能。通常改變傳統(tǒng)分離膜膜孔結(jié)構(gòu)主要途徑就是改變制膜工藝，如改變鑄膜液中聚合物濃度，凝固浴溫度，凝固浴組成等。對于接枝了 PNIPAAm的PVDF膜來說，除了上述通過改變制膜工藝來改變膜孔結(jié)構(gòu)外，可以根據(jù)成膜聚合物兩組分的不同性能，通過適當(dāng)?shù)暮筇幚砉に噥磉M行調(diào)控。本專利提供了一種簡單的后處理方法，只需要將膜浸泡在某一溶劑中，就可以改變膜的結(jié)構(gòu)與性倉泛。
[0005]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】:本發(fā)明提供一種調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能的制備方法。
[0006]所采用的技術(shù)方案是:
[0007]PVDF-g-PNIPAAm共聚膜的制備，參照文獻[林先凱.PVDF-g-PNIPAAm共聚物的合成及其溫敏膜的性能[M].天津:天津工業(yè)大學(xué)，2009]。
[0008]將制備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置于乙醇中，50°C -70°C的水浴條件下分別溶脹
1-4天后，膜的結(jié)構(gòu)在該過程中進行重組，隨后放入真空烘箱中，烘干2天，待用。
[0009]本發(fā)明所述的調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜膜孔結(jié)構(gòu)的方法工藝簡單，成本低，所用的試劑均為常規(guī)試劑，不需要特殊設(shè)備，因此具有工業(yè)化實施容易等特點
【具體實施方案】:
[0010]實施例1:
[0011]I)制備PVDF-g-PNIPAAm共聚物。將水浴鍋升溫至60°C，稱取5g堿處理的PVDF放入三口燒瓶中，加入60ml的DMF，用磁力攪拌器攪拌至溶解，溶解后向三口燒瓶中通入N21min,再加入5g精制的NIPAAm和0.082g精制的AIBN作為引發(fā)劑，繼續(xù)通入15minN2，繼續(xù)反應(yīng)1h后，將其倒入大燒杯中，加入125ml甲醇，沉淀抽濾，三次水洗三次抽濾，將得到的共聚物于60°C的烘箱中干燥24h。
[0012]2)制備PVDF-g-PNIPAAm共聚膜。稱取Ig的PVDF-g-PNIPAAm和純DMF溶液配成15wt%的鑄膜液，于真空干燥箱中脫泡3h。脫泡后，將鑄膜液倒在玻璃板上，用玻璃棒刮出厚度約為0.15mm的薄膜，靜置1s后，放入凝固浴中，鑄膜液逐漸沉淀形成膜，40s后將其取出，放入蒸餾水中浸泡，待用；
[0013]3) PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜后處理
[0014]將制備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置于無水乙醇中，60°C的水浴條件下溶脹I天后，放入真空烘箱中，在30°C條件下，烘干2天，待用。
[0015]實施例2:
[0016]I)制備PVDF-g-PNIPAAm共聚物。同實施例1。
[0017]2)制備PVDF-g-PNIPAAm共聚膜。同實施例1。
[0018]3) PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜后處理
[0019]將制備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置于無水乙醇中，60°C的水浴鍋條件下溶脹2天后，放入真空烘箱中，在30°C條件下，烘干2天，待用。
[0020]實施例3:
[0021]I)制備PVDF-g-PNIPAAm共聚物。同實施例1。
[0022]2)制備PVDF-g-PNIPAAm共聚膜。同實施例1。
[0023]3) PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜后處理
[0024]將制備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置于無水乙醇中，60°C的水浴條件下溶脹3天后，放入真空烘箱中，在30°C條件下，烘干2天，待用。
[0025]實施例4:
[0026]I)制備PVDF-g-PNIPAAm共聚物。同實施例1。
[0027]2)制備PVDF-g-PNIPAAm共聚膜。同實施例1。
[0028]3) PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜后處理
[0029]將制備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置于無水乙醇中，60°C的水浴條件下溶脹4天后，放入真空烘箱中，在30°C條件下，烘干2天，待用。
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能的方法，包括如下步驟: 1)制備PVDF-g-PNIPAAm 共聚物 水浴鍋升溫至50°C -70°C，將堿處理的PVDF放入三口燒瓶中，加入DMF，用磁力攪拌器攪拌至溶解，溶解后向三口燒瓶中通入N2，再加入精制的NIPAAm和精制的AIBN作為引發(fā)齊U，繼續(xù)通入N2,繼續(xù)反應(yīng)10h-12h后，將其倒入大燒杯中，加入甲醇，沉淀抽濾，三次水洗三次抽濾，將得到的共聚物于50°C _70°C的烘箱中干燥24h ； 2)制備PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜 PVDF-g-PNIPAAm和純DMF配成14wt% _16wt%的鑄膜液，于真空干燥箱中脫泡，脫泡后，將鑄膜液倒在玻璃板上，用玻璃棒刮出厚度約為0.15mm的薄膜，靜置1s后，放入凝固浴中，鑄膜液逐漸沉淀形成膜，40s后將其取出，放入蒸餾水中浸泡，待測試； 3)PVDF-g-PNIPAAm共聚膜后處理 將制備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜放置于乙醇中，50°C _70°C的水浴條件下分別溶脹1-4天后，放入真空烘箱中，烘干2天，待用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能的方法，其特征在于:PVDF-g-PNIPAAm共聚膜要在不同溫度的水浴鍋中，用無水乙醇進行后處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結(jié)構(gòu)與性能的方法，其特征在于:該膜經(jīng)乙醇后處理不同時間，膜表面出現(xiàn)球狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，膜厚度有所增加，膜水通量和接觸角也有相應(yīng)變化。
【文檔編號】B01D67/00GK104190266SQ201410468135
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】馮霞, 馬紹玲, 黃學(xué)浩, 李戰(zhàn), 賴舒憶, 陳莉, 趙義平 申請人:天津工業(yè)大學(xué)