一种高亲水接枝改性PVDF膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110339732A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910504981.6(22)申请日2019.06.12(71)申请人南京工业大学地址210009江苏省南京市鼓楼区新模范马路5号(72)发明人李卫星黄路宽邢卫红(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218代理人徐冬涛袁正英(51)Int.Cl.B01D71/78(2006.01)B01D71/34(2006.01)B01D69/02(2006.01)B01D67/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页(54)发明名称一种高亲水接枝改性PVDF膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高亲水接枝改性PVDF膜及其制备方法，其特征在于由分子量为180000-600000Da的聚偏氟乙烯PVDF与丙烯酰胺类单体合成接枝共聚物制备成共聚物膜；其具体的制备方法为：1.紫外光诱导Cu(II)催化可逆钝化自由基聚合接枝共聚物的制备；2.制备铸膜液；3.NIPS(非溶剂致相分离法)制备改性PVDF膜。制备的改性PVDF亲水膜纯水通量大，截留率高，亲水性能强，耐污染性能好，使用寿命长。CN110339732ACN110339732A权利要求书1/2页1.一种高亲水接枝改性PVDF膜，其特征在于由分子量为180000-600000Da的聚偏氟乙烯PVDF与丙烯酰胺类单体合成接枝共聚物制备成共聚物膜；其中共聚物膜的静态接触角为54-81°；改性后的共聚物膜的纯水通量为50-950L·m-2·h-1；葡聚糖的截留分子量为5000-70000Da；0.5g/mL牛血清蛋白溶液的截留率为90-98％；过滤BSA溶液并经纯水超声清洗后纯水通量恢复率为88-95％。2.根据权利要求1所述的高亲水接枝改性PVDF膜，其特征在于所述接枝共聚物为聚偏氟乙烯-g-N-羟甲基丙烯酰胺(PVDF-g-NMA)、聚偏氟乙烯-g-N-羟乙基丙烯酰胺(PVDF-g-NHEMAA)或聚偏氟乙烯-g-N-(2-羟基丙基)丙烯酰胺(PVDF-g-NHPMAA)。3.一种制备如权利要求1所述的高亲水接枝改性PVDF亲水膜的方法，其具体步骤如下：(1)紫外光诱导Cu(II)催化可逆钝化自由基聚合接枝共聚物的制备：在石英反应器中，称取PVDF粉末，CuCl2，有机溶剂后，通入惰性气体，进行脱氧处理；在无氧条件下，在石英反应器中添加配位化合物，丙烯酰胺类单体溶液；石英反应器放置于紫外辐射反应器中，搅拌反应得到共聚物溶液；反应液倒入乙醇溶液，搅拌；抽滤，产物在真空干燥箱中干燥，得接枝共聚物；(2)制备铸膜液：将接枝共聚物和有机溶剂，配制成铸膜液；在水浴锅内搅拌并脱泡；(3)非溶剂致相分离法制备改性的PVDF膜：平板膜的制备方法：将铸膜液冷却后，调节高度利用自动刮膜机刮膜，并在空气中暴露一定的时间后，连同玻璃板浸没在去离子水中，漂洗处理后对膜进行表征；或者中空纤维膜的制备方法：配置去离子水和溶剂混合的芯液；将铸膜液冷却后，将铸膜液和芯液同时注入双通道喷丝头挤出，在空气中暴露一定的时间后，浸没在去离子水中，漂洗处理后对膜进行表征；其中芯液注入内芯通道，铸膜液注入外层通道。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于(1)中所述的CuCl2与PVDF按质量比1:50-1:100混合；CuCl2与有机溶剂按质量比1:500-1:800混合；配体化合物按CuCl2与配体化合物质量比1:2.5-1:10添加；丙烯酰胺类单体的质量是CuCl2粉末的150-450倍；惰性气体为氩气或者氮气；紫外光照射的波长为100-400nm；反应时间为4-7h。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的有机溶剂为1-甲基-2吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺；丙烯酰胺类单体为N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-(2-羟基丙基)丙烯酰胺；配位化合物为三(2-二甲氨基乙基)胺(Me6-Tren)、N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述的铸膜液中接枝共聚物的质量分数为10-25％，有机溶剂的质量分数为75-90％；有机溶剂为1-甲基-2吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(2)中在50-80℃的水浴锅内搅拌12-16h至完全溶解，并脱泡12-24h。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述的平板膜的制备过程中刮膜速率为5-50m·min-1，调节刮刀的高度为50-250μm，膜暴露在空气中的时间为10-30s。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述的中空纤维膜的制