CN102553464A - 一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，该方法包括如下步骤：首先在聚偏氟乙烯中投加单性亲水基团，混合均匀后，进行辐照接枝；然后，将聚偏氟乙烯膜材料溶于溶剂中；加入添加剂，搅拌均匀；加入致孔剂，搅拌均匀，配置成铸膜液；其中，聚偏氟乙烯膜材料、溶剂、添加剂和致孔剂四种组分的质量百分比分别为5～25％、70～90％、1～10％和0～4％；最后将得到的铸膜液经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置一定时间后，将其浸入凝胶浴中，在0～35℃下凝胶固化，制备出平片滤膜。本发明公开的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，亲水性增强，污染度下降。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理设备，特别是一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法。
背景技术
超滤技术因其分离过程无相变、能耗低及选择性好、无二次污染等优点而受到广泛重视。其核心部件超滤膜，现多采用特种工程高分子材料。这克服了早期纤维素类材料的缺点，但在应用中也会产生膜污染，甚至严重影响超滤膜的长期使用和运行。
聚偏氟乙烯（PVDF）是一种疏水性的线型结晶性聚合物，具有优良加工性能、热稳定性能和耐化学腐蚀性等特点，是一种常用的膜分离材料，在环保、冶金、医药、食品加工等领域有广泛的应用〔1 - 3〕。但随之而出现的问题是由于材料的疏水性，用PVDF制成膜表面也都呈现较强的疏水性，在实际使用中，由于被分离物质在疏水表面易产生吸附等原因，造成膜污染.使超滤膜本身具有抗污染性能，是解决膜污染的最有效和最根本的方法之一。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明公开了一种亲水性增强，污染度下降的改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法。
技术方案：本发明公开了一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）在聚偏氟乙烯中投加单性亲水基团，混合均匀后，进行辐照接枝
（2）40～75℃下，将聚偏氟乙烯膜材料溶于溶剂中；20～30℃下，加入添加剂，搅拌均匀；30-35℃下，加入致孔剂，搅拌均匀，配置成铸膜液；其中，聚偏氟乙烯膜材料、溶剂、添加剂和致孔剂四种组分的质量百分比分别为5～25％、70～90％、1～10％和0～4％；
（3）步骤（2）得到的铸膜液经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置一定时间后，将其浸入凝胶浴中，在0～35℃下凝胶固化，制备出平片滤膜。
其中，聚偏氟乙烯分子量为20～60万。
其中，步骤（2）中所述的溶剂为二甲基亚砜、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上任意比例的组合。
其中，步骤(1)中所述的添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、超支化聚(胺-酯)、草酸、甲酸、丙酸和氯仿中的任意一种或两种以上任意比例的组合。
其中，聚乙烯基吡咯烷酮分子量为1～5万，聚乙二醇分子量为600～40000、超支化聚胺/酯分子量为2000～30000。
其中，步骤（2）中所述的致孔剂为丙酮、***和甲醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合。
其中，步骤（3）中所述的凝胶浴为水、乙醇、丙醇和正丁醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合。
其中，步骤（3）中所述的在空气中放置时间为0～150秒。
其中，步骤（1）所述的单性亲水基团为马来酸酐、苯乙烯、聚吡咯烷酮或N，N-2-甲基丙烯酰胺。
其中，聚偏氟乙烯和单性亲水基团的质量比1-10：100
其中，所述辐照剂量为0.1-0.35kGy，辐照强度为0.2-0.5kGy，接枝率0-20%。
有益效果：本发明公开一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，亲水性增强，污染度下降。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的解释。
实施例1
在聚偏氟乙烯中投加马来酸酐，质量比是100：1混合均匀后，进行辐照接枝，辐照强度为0.3kGy/h，辐照剂量为0.15kGy，接枝率达到1.5%；60℃下，将聚偏氟乙烯膜材料溶于溶剂中，聚偏氟乙烯分子量为50万，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的组合；然后在25℃下，加入添加剂，搅拌均匀，添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基吡咯烷酮分子量为3万；30℃下，加入致孔剂，致孔剂为丙酮，搅拌均匀，配置成铸膜液；其中，聚偏氟乙烯膜材料、溶剂、添加剂和致孔剂四种组分的质量百分比分别为18％、72％、5％和5％；将铸膜液经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置15秒后，将其浸入凝胶浴中，凝胶浴为水，在15℃下凝胶固化，制备出平片滤膜。
实施例2
在聚偏氟乙烯中投加苯乙烯，混合均匀后，进行辐照接枝，质量比是50：1混合均匀后，进行辐照接枝，辐照强度为0.25kGy/h，辐照剂量为0.2kGy，接枝率达到5%；55℃下，将聚偏氟乙烯膜材料溶于溶剂中，聚偏氟乙烯分子量为50万，溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和中的任意一种或两种以上任意比例的组合；25℃下，加入添加剂，搅拌均匀，添加剂为聚乙二醇，聚乙二醇分子量为400；30℃下，加入致孔剂，致孔剂为丙酮，搅拌均匀，配置成铸膜液；其中，聚偏氟乙烯膜材料、溶剂、添加剂和致孔剂四种组分的质量百分比分别为16％、75％、6％和3％；将铸膜液经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置30秒后，将其浸入凝胶浴中，凝胶浴为水、乙醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合，在20℃下凝胶固化，制备出平片滤膜。
实施例3
在聚偏氟乙烯中投加聚吡咯烷酮，混合均匀后，进行辐照接枝,质量比是75：1， 辐照强度为0.3kGy/h，辐照剂量为0.25kGy，接枝率达到10%；70℃下，将聚偏氟乙烯膜材料溶于溶剂中，聚偏氟乙烯分子量为75万，溶剂为N-甲基吡咯烷酮；25℃下，加入添加剂，搅拌均匀，添加剂为聚乙二醇，聚乙二醇分子量为1万；30℃下，加入致孔剂，致孔剂为丙酮，搅拌均匀，配置成铸膜液；其中，聚偏氟乙烯膜材料、溶剂、添加剂和致孔剂四种组分的质量百分比分别为12％、73％、10％和5％；将铸膜液经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置50秒后，将其浸入凝胶浴中，凝胶浴为水、正丁醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合，在25℃下凝胶固化，制备出平片滤膜。
实施例4
在聚偏氟乙烯中投加N，N-2-甲基丙烯酰胺，混合均匀后，进行辐照接枝，质量比是90：1，辐照强度为0.5kGy/h，辐照剂量为0.35kGy，接枝率达到20%；75℃下，将聚偏氟乙烯膜材料溶于溶剂中，聚偏氟乙烯分子量为80万，溶剂为二甲基亚砜、N，N-二甲基乙酰胺和中的任意一种或两种以上任意比例的组合；20℃下，加入添加剂，添加剂为草酸，搅拌均匀；32℃下，加入致孔剂，致孔剂为甲醇，搅拌均匀，配置成铸膜液；其中，聚偏氟乙烯膜材料、溶剂、添加剂和致孔剂四种组分的质量百分比分别为20％、71％、5％和4％；将铸膜液经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置150秒后，将其浸入凝胶浴中，凝胶浴为水、乙醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合，在10℃下凝胶固化，制备出平片滤膜。
本发明提供了一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法及思路，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (11)
1.一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）在聚偏氟乙烯中投加单性亲水基团，混合均匀后，进行辐照接枝；
（2）40～75℃下，将聚偏氟乙烯膜材料溶于溶剂中；20～30℃下，加入添加剂，搅拌均匀；30-35℃下，加入致孔剂，搅拌均匀，配置成铸膜液；其中，聚偏氟乙烯膜材料、溶剂、添加剂和致孔剂四种组分的质量百分比分别为5～25％、70～90％、1～10％和0～4％；
（3）步骤（2）得到的铸膜液经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置一定时间后，将其浸入凝胶浴中，在0～35℃下凝胶固化，制备出平片滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于，聚偏氟乙烯分子量为20～60万。
3.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的溶剂为二甲基亚砜、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上任意比例的组合。
4.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、超支化聚(胺-酯)、草酸、甲酸、丙酸和氯仿中的任意一种或两种以上任意比例的组合。
5.根据权利要求1或4所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于聚乙烯基吡咯烷酮分子量为1～5万，聚乙二醇分子量为600～40000、超支化聚胺/酯分子量为2000～30000。
6.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的致孔剂为丙酮、***和甲醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合。
7.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述的凝胶浴为水、乙醇、丙醇和正丁醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合。
8.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的在空气中放置时间为0～150秒。
9.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的单性亲水基团为马来酸酐、丙烯酸、聚吡烙烷酮或N，N-2-甲基丙烯酰胺。
10.根据权利要求1或9所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于，聚偏氟乙烯和单性亲水基团的质量比1-10：100。
11.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于，所述辐照剂量为0.1-0.35kGy，辐照强度为0.2-0.5kGy，接枝率0-20%。
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