一种超亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法.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CN110124540A(43)申请公布日2019.08.16(21)申请号201910445009.6(22)申请日2019.05.27(71)申请人济南大学地址250000山东省济南市南辛庄西路336号(72)发明人刘道鑫张炉青张书升张亚彬宗传永张书香(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人谈杰(51)Int.Cl.B01D71/80(2006.01)B01D67/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种超亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种超亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法，属于高分子膜分离技术领域，采用聚乙二醇二三氟甲基丙烯酸酯和偏氟乙烯进行共聚，由于聚乙二醇两头都接上三氟甲基丙烯酸单体，在进行共聚反应过程中，偏氟乙烯与聚乙二醇二三氟甲基丙烯酸酯交联共聚，形成交联聚合物，类似网状结构，提高了共聚物的稳定性，同时使制备的PVDF膜亲水性极大提升，从而使膜表面达到超亲水性能。该方法制备的PVDF膜，超亲水性稳定，优异的抗污染性，通过改性克服膜污染导致的截留率降低及通量衰减的问题延长膜的使用寿命。在膜分离领域具有良好的应用前景。CN110124540ACN110124540A权利要求书1/1页1.一种超亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)三氟甲基丙烯酸酰氯化：将三氟甲基丙烯酸和氯化亚砜按照摩尔比1∶(1.2-1.5)加入到装有球形冷凝管的圆底烧瓶中，在冷凝器顶部安装了一个油炸器，以监测反应过程中气体的演变情况，温度加热到75-85℃，反应4-6个h，得到白色透明溶液；(2)聚乙二醇二三氟甲基丙烯酸酯的制备：将聚乙二醇、吡啶、二氯甲烷分别加入到装有恒压滴液漏斗的圆底烧瓶中，混合物在-10℃冰盐浴中氮气置换20min，酰氯化的三氟甲基丙烯酸在氮气氛围下转移到恒压滴液漏斗中，滴加时间大于30min，反应温度保持在-10℃左右2个h，再从室温下反应16h，到达规定反应时间后，加入甲醇猝灭反应，反应混合物用稀盐酸萃取三次，一次性用饱和NaHCO3溶液冲洗(直到pH变为中性)，最后用水冲洗，收集有机层，用无水硫酸镁干燥并过滤，并在真空下除去溶剂以获得淡黄色粘性液体；(3)聚偏氟乙烯共聚物的制备：将有机溶剂、引发剂、含氟烯烃单体、丙烯酸酯类单体在真空无氧环境下，加到反应釜内，40℃-80℃聚合反应17h-23h，纯化，干燥，制备聚偏氟乙烯共聚物；(4)将聚偏氟乙烯共聚物与N-N二甲基甲酰胺配成16％质量分数的铸膜液，真空脱泡，在玻璃板上刮膜，采用相分离方法，烘干后，得到改性的聚偏氟乙烯膜。2.根据权利要求1所述的一种超亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的有机溶剂为碳酸二甲酯，引发剂为有机过氧化物，丙烯酸酯类单体为聚乙二醇三氟甲基丙烯酸酯，含氟烯烃单体为偏氟乙烯。3.根据权利要求1所述的一种超亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的有机溶剂、引发剂、含氟烯烃单体、丙烯酸酯类单体的摩尔比为(4-6)∶(0.02-0.05)∶(1-1.5)∶(0.01-0.04)。2CN110124540A说明书1/4页一种超亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法技术领域[0001]本发明属于高分子膜分离技术领域，具体涉及一种超亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法。背景技术[0002]膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征而得到广泛应用。膜的孔径一般为微米级，其中微滤(MF)和超滤(UF)膜技术发展迅猛，市场增速快。目前应用于水处理的微滤膜和超滤膜，主要由高分子材料制成的膜，包括含氟聚合物类、聚烯烃类，聚酰胺类、聚酯类、聚砜类。其中含氟聚合物类中，聚偏氟乙烯膜(PVDF)由于其热稳定性、化学惰性(对溶剂、油、水、酸)。低折射率、介电常数、耗散系数和吸水率，以及优良的耐候性和抗氧化性等优势，在微/超滤膜的研究中广泛关注。[0003]PVDF在用于水处理过程中时，由于其膜的表面能较低，具有很强的疏水性，易吸附水中的油滴、蛋白质等堵塞膜孔，造成膜污染，降低的膜的使用寿命，给其在水处理应用中带来一定的问题。因此，对PVDF膜材料进行亲水性是十分必要的。膜的亲水改性方法可分为物理改性和化学改性两大类，物理改性主要包括表面涂覆和物理共混等，而化学改性有表面辐照、接枝、聚合和交联等。通常化学改性易造成膜结构尤其是表面结构的损伤，引起膜机械强度的下降，而且工艺复杂，成本高，难以实现产业化。有研究把甲基丙烯酸等亲水性单体与偏氟乙烯共聚制备亲水膜，但在成膜过程以及在膜应用过程中很快地洗涤下来，使膜的亲水改性效果差，衰