一種親水性聚偏氟乙烯過(guò)濾膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分離膜的制備方法，具體涉及一種親水性聚偏氟乙烯過(guò)濾膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]浸潤(rùn)性是固體表面的一個(gè)重要特征，而親水性能作為其中的一種表現(xiàn)方式，具有非常重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，已有很多科研人員對(duì)膜的親水性做出了研究并取得了較好的成績(jī)。
[0003]聚偏氟乙烯是一種常用來(lái)制備分離膜的材料，由于其C-F鍵長(zhǎng)短，鍵能強(qiáng)(486kJ/mol)，耐熱、耐腐蝕、耐輻射、并且強(qiáng)度高、韌性好，因此是不可多得的紙膜材料。然而，其強(qiáng)疏水性會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題:一是分離過(guò)程需要較大的驅(qū)動(dòng)力；二是容易產(chǎn)生吸附污染，使膜通量和截留率兩項(xiàng)主要分離指標(biāo)下降，膜的使用壽命縮短，制約了其在生化制藥、食品飲料和水體凈化等水相體系中的應(yīng)用。因此，聚偏氟乙烯膜的親水化改性具有重要的實(shí)際意義。
[0004]制備親水性高分子材料時(shí)，可以采用以下三種方法:(I).將具有親水基團(tuán)的小分子經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)得到親水性高分子；(2).對(duì)不含有親水基團(tuán)的高聚物骨架進(jìn)行親水化反應(yīng)，使高分子鏈懸掛上親水基團(tuán)；(3).對(duì)普通高分子材料進(jìn)行物理改性，使其具有親水性。比較常用的親水改性方法有表面改性、共混、接枝、共聚和交聯(lián)等。比較以上三種方法，第一種實(shí)現(xiàn)起來(lái)最為困難，因?yàn)樗?jīng)過(guò)復(fù)雜的有機(jī)合成反應(yīng)和單體的聚合反應(yīng)，逐步得到最終產(chǎn)物，其間可能還需要功能團(tuán)的保護(hù)和解保護(hù)過(guò)程；第二種方法較第一種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)雖容易一些，但高分子的親水化反應(yīng)也存在著許多難以解決的技術(shù)問(wèn)題，而且該方法得到的功能性材料存在著功能團(tuán)分布不均勻、達(dá)不到理論含量的缺陷；而所述的第三種方法比前兩種方法無(wú)論在研究上還是在工業(yè)應(yīng)用上都較容易實(shí)現(xiàn)。前人對(duì)疏水膜的改性方法做出了大量的研究工作:
[0005]中國(guó)專(zhuān)利CN100366666C公開(kāi)了一種對(duì)聚偏氟乙烯膜進(jìn)行親水改性的方法，該方法把共混和表面接枝技術(shù)相結(jié)合，先將PVDF同另一光敏性聚合物制成微孔膜或致密膜，然后采用表面接枝方法在共混膜表面接枝親水性單體，但其工藝復(fù)雜，接枝反應(yīng)條件苛刻。
[0006]中國(guó)專(zhuān)利CN1153867C公開(kāi)了一種均勻地涂布了親水性聚合物材料的疏水聚合物構(gòu)成涂層多孔基底，但是親水性聚合物與疏水性聚合物相互作用力不理想，使用過(guò)程中親水性聚合物很容易脫落。
[0007]日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP63-277251公開(kāi)了一種疏水多孔膜的改性方法，用表面活性劑涂布于多孔的疏水的聚砜基膜表面，改善其親水性；但是時(shí)效性不長(zhǎng)，表面活性劑容易剝落。
[0008]中國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利CN101773789A公開(kāi)了一種親水膜材料的制備方法，由無(wú)定形高分子和親水性高分子配制成均一溶液以后成膜，兩種高分子互相纏繞，但是沒(méi)有發(fā)生交聯(lián)，膜材料可能會(huì)發(fā)生相分離，且親水性聚合物用量較大。
[0009]因此，有需要提供一種簡(jiǎn)單易行、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、親水性好的疏水膜親水改性方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提出一種親水性聚偏氟乙烯過(guò)濾膜的制備方法，該方法簡(jiǎn)單易行、制作成本低，制得的膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、親水性好。
[0011 ] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0012]—種親水性聚偏氟乙烯過(guò)濾膜的制備方法，包括以下步驟:
[0013](I)鑄膜液的制備:于20_30°C的條件下，將聚偏氟乙烯溶于一定量的溶劑中，攪拌均勻后按先后順序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、成孔劑和消泡劑，攪拌后采用真空脫泡10-20min，之后靜置脫泡20_40min，得到鑄膜液，該鑄膜液中聚偏氟乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-15%，聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_4%，聚乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_4%，成孔劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-10 %，消泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-2 %，其余為溶劑；
[0014](2)將步驟(I)制得的鑄膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去離子水沖洗后于40°C放置2-4h，再浸泡在質(zhì)量濃度為50%甘油水溶液中6h以上，在空氣中自然晾干，即得親水性的聚偏氟乙烯過(guò)濾膜。
[0015]其中:
[0016]所述成孔劑為乙醇，丙醇，乙二醇等小分子醇類(lèi)物質(zhì)；
[0017]所述消泡劑為制膜領(lǐng)域常用的消泡劑；
[0018]所述溶劑為二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亞砜。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:制膜過(guò)程簡(jiǎn)單，容易操作，且制膜的成本比較低廉，所制得的膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，親水性好，能夠廣泛的引用于各種分離膜的制備方法當(dāng)中，對(duì)分離膜的親水改性提供了一種新的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021](I)鑄膜液的制備:于20_30°C的條件下，將聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌均勻后按先后順序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡劑，攪拌后采用真空脫泡lOmin，之后靜置脫泡20min，得到鑄膜液，該鑄膜液中聚偏氟乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，聚乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，丙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，消泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，其余為二甲基甲酰胺(DMF);
[0022](2)將步驟(I)制得的鑄膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去離子水沖洗后于30°C放置2h，再浸泡在質(zhì)量濃度為50%甘油水溶液中6h以上，在空氣中自然晾干，即得親水性的聚偏氟乙烯過(guò)濾膜。經(jīng)測(cè)試，與水的表面接觸角為71.5°，且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
[0023]實(shí)施例2
[0024](I)鑄膜液的制備:于20_30°C的條件下，將聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌均勻后按先后順序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡劑，攪拌后采用真空脫泡20min，之后靜置脫泡20min，得到鑄膜液，該鑄膜液中聚偏氟乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，聚乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，消泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，其余為二甲基甲酰胺(DMF);
[0025](2)將步驟⑴制得的鑄膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去離子水沖洗后于30°C放置2h，再浸泡在質(zhì)量濃度為50%甘油水溶液中6h以上，在空氣中自然晾干，即得親水性的聚偏氟乙烯過(guò)濾膜。經(jīng)測(cè)試，與水的表面接觸角為58.6°，且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
[0026]實(shí)施例3
[0027](I)鑄膜液的制備:于20_30°C的條件下，將聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌均勻后按先后順序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡劑，攪拌后采用真空脫泡lOmin，之后靜置脫泡40min，得到鑄膜液，該鑄膜液中聚偏氟乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，聚乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，消泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，其余為二甲基亞砜；
[0028](2)將步驟⑴制得的鑄膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去離子水沖洗后于40°C放置2h，再浸泡在質(zhì)量濃度為50%甘油水溶液中6h以上，在空氣中自然晾干，即得親水性的聚偏氟乙烯過(guò)濾膜。經(jīng)測(cè)試，與水的表面接觸角為76.1°，且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
[0029]實(shí)施例4
[0030](I)鑄膜液的制備:于20_30°C的條件下，將聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌均勻后按先后順序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡劑，攪拌后采用真空脫泡lOmin，之后靜置脫泡40min，得到鑄膜液，該鑄膜液中聚偏氟乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，聚乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，消泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，其余為二甲基亞砜；
[0031](2)將步驟(I)制得的鑄膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去離子水沖洗后于30°C放置2h，再浸泡在質(zhì)量濃度為50%甘油水溶液中6h以上，在空氣中自然晾干，即得親水性的聚偏氟乙烯過(guò)濾膜。經(jīng)測(cè)試，與水的表面接觸角為53.4°，且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
[0032]實(shí)施例5
[0033](I)鑄膜液的制備:于20_30°C的條件下，將聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌均勻后按先后順序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡劑，攪拌后采用真空脫泡20min，之后靜置脫泡40min，得到鑄膜液，該鑄膜液中聚偏氟乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，聚乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，消泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，其余為二甲基亞砜；
[0034](2)將步驟⑴制得的鑄膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去離子水沖洗后于50°C放置4h，再浸泡在質(zhì)量濃度為50%甘油水溶液中6h以上，在空氣中自然晾干，即得親水性的聚偏氟乙烯過(guò)濾膜。經(jīng)測(cè)試，與水的表面接觸角為70.9°，且能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
[0035]上述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種親水性聚偏氟乙烯過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)鑄膜液的制備:于20-30°C的條件下，將聚偏氟乙烯溶于一定量的溶劑中，攪拌均勻后按先后順序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、成孔劑和消泡劑，攪拌后采用真空脫泡10-20min，之后靜置脫泡20_40min，得到鑄膜液，該鑄膜液中聚偏氟乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-15%，聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_4%，聚乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_4%，成孔劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-10 %，消泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-2 %，其余為溶劑； (2)將步驟(I)制得的鑄膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去離子水沖洗后于30-50°C放置2-4h，再浸泡在質(zhì)量濃度為50%甘油水溶液中6h以上，在空氣中自然晾干，即得親水性的聚偏氟乙烯過(guò)濾膜。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種親水性聚偏氟乙烯過(guò)濾膜的制備方法，于20-30℃的條件下，將聚偏氟乙烯溶于一定量的溶劑中，攪拌均勻后按先后順序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、成孔劑和消泡劑，攪拌后采用真空脫泡之后靜置脫泡得到鑄膜液，將制得的鑄膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去離子水沖洗后加熱，再浸泡在甘油水溶液中，經(jīng)晾干，即得親水性的聚偏氟乙烯過(guò)濾膜，該方法簡(jiǎn)單易行、制作成本低，制得的膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、親水性好。
【IPC分類(lèi)】B01D67/00, B01D71/34, B01D69/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104998555
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510484208
【發(fā)明人】沈秋
【申請(qǐng)人】無(wú)錫橋陽(yáng)機(jī)械制造有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年8月7日