CN104607071A - 一种聚偏氟乙烯亲水膜制备方法 - Google Patents
一种聚偏氟乙烯亲水膜制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种聚偏氟乙烯亲水膜制备方法，属于膜材料制备领域。提供一种具有亲水性的聚偏氟乙烯亲水膜制备方法。所述方法利用臭氧的强氧化性，对溶解在N-甲基吡咯烷酮中的聚偏氟乙烯进行处理引入过氧基团，然后通过热引发接枝聚合亲水性聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)，通过相转变法制备具备亲水特性的PVDF分离膜。采用该方法制备微胶囊，不需经过特殊培养方法，所用酵母没有生物活性，该制备方法可以制备出具有亲水特性、孔径分布均匀的聚偏氟乙烯分离膜材料，具有广泛应用前景。
Description
技术领域
本发明属于膜材料制备领域。
背景技术
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶型聚合物，它具有突出的化学稳定性、耐辐射性和耐热性，且可在较低的温度下溶于某些强极性有机溶剂，易于用相转化法制膜，是一种性能优良的膜材料。在膜分离技术中引起了人们很大的兴趣，已成功地应用于化工、电子、纺织、食品、生化等领域。但是PVDF的表面能很低，是一种疏水性很强的材料，而PVDF的疏水性限制了其在水相分离中的应用。在分离过程中容易受到吸附污染而导致膜通量下降，在分离油/水体系(尤其是含蛋白质的溶液)时吸附污染严重，通量衰减很快，降低了膜的使用寿命，增加了操作费用，制约了其在膜分离领域的应用，因此PVDF膜的亲水化处理显得尤为重要。通过改进PVDF膜的表面亲水性可以提高其抗污染性能，扩大其应用范围.而聚合物膜的亲水化改性可分为化学改性法和物理改性法两种。其中化学改性法有表面氧化法、等离子体引发接枝改性法、光引发接枝改性、表面活性剂法等；物理改性法有等离子体处理、共混法、高能辐射法等。这些改性方法虽然都可以不同程度的增加膜的亲水性，有效的降低膜污染。但是，上述改性方法都是在膜成型后对膜表面进行改性，膜的结构形态和化学性质易受改性影响而发生改变，如膜结构和孔径大小分布发生变化，膜材料强度降低，以及稳定性差等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服上述缺陷，具有亲水性的聚偏氟乙烯亲水膜制备方法。
本发明通过以下技术方案予以实现：一种聚偏氟乙烯亲水膜制备方法，包括聚偏氟乙烯的臭氧预处理、聚偏氟乙烯接枝甲基丙烯酸聚乙二醇酯反应和聚偏氟乙烯分离膜的制备三步骤；
所述聚偏氟乙烯的臭氧预处理步骤为，把聚偏氟乙烯（PVDF）溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中配置浓度为80g/L的溶液，在25℃将O3/O2的混合气体持续通过该溶液，通入的氧气气流为300L/h，产生的臭氧浓度为0.06g/L，臭氧处理时间设定为10min，处理结束后聚合物溶液在冰水浴中冷却；
所述聚偏氟乙烯接枝甲基丙烯酸聚乙二醇酯反应步骤为，将臭氧处理后的聚偏氟乙烯（PVDF）溶液和甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGMA)加入有冷凝管的三口瓶中，PEGMA的浓度调整在O.1～O.3g/mL之间，反应溶液的体积最终调整为50mL，溶液在搅拌下，通入氮气排气30min，在80℃下热引发接枝聚合，在聚合过程中持续通氮气保护，反应结束后，在冰水浴中冷却，在过量的无水乙醇中沉淀出来，将沉淀出的PVDF-g-PEG-MA在200mL无水乙醇中反复洗涤两次，最后在去离子水中洗涤．将洗涤后的PVDF-g-PEGMA放入真空干燥箱内干燥；
所述聚偏氟乙烯分离膜制备步骤为，将PVDF-g-PEGMA溶解在NMP中，质量分数为15％，静置脱泡后，室温下用刮刀涂覆在光洁的玻璃板上，在空气中放置一定时间，使一定的溶剂挥发．然后浸入去离子水中，凝固成膜，将膜在真空烘箱中干燥，得到最终成品。
本发明具有如下有益效果：
本发明所述方法利用臭氧的强氧化性在PVDF上产生过氧键，通过热引发接枝聚合亲水性PEGMA，实现PVDF的功能化改性获得了具有亲水特性、孔径分布均匀的聚偏氟乙烯分离膜材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
具体实施例：本发明所述制备过程包括聚偏氟乙烯的臭氧预处理、聚偏氟乙烯接枝甲基丙烯酸聚乙二醇酯反应和聚偏氟乙烯分离膜的制备三步骤；
所述聚偏氟乙烯的臭氧预处理步骤为，把聚偏氟乙烯（PVDF）溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中配置浓度为80g/L的溶液，在25℃将O3/O2的混合气体持续通过该溶液，通入的氧气气流为300L/h，产生的臭氧浓度为0.06g/L，臭氧处理时间设定为10min，处理结束后聚合物溶液在冰水浴中冷却；
所述聚偏氟乙烯接枝甲基丙烯酸聚乙二醇酯反应步骤为，将臭氧处理后的聚偏氟乙烯（PVDF）溶液和甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGMA)加入有冷凝管的三口瓶中，PEGMA的浓度调整在O.1～O.3g/mL之间，反应溶液的体积最终调整为50mL，溶液在搅拌下，通入氮气排气30min，在80℃下热引发接枝聚合，在聚合过程中持续通氮气保护，反应结束后，在冰水浴中冷却，在过量的无水乙醇中沉淀出来，将沉淀出的PVDF-g-PEG-MA在200mL无水乙醇中反复洗涤两次，最后在去离子水中洗涤．将洗涤后的PVDF-g-PEGMA放入真空干燥箱内干燥；
所述聚偏氟乙烯分离膜制备步骤为，将PVDF-g-PEGMA溶解在NMP中，质量分数为15％，静置脱泡后，室温下用刮刀涂覆在光洁的玻璃板上，在空气中放置一定时间，使一定的溶剂挥发．然后浸入去离子水中，凝固成膜，将膜在真空烘箱中干燥，得到最终成品。
对接枝改性后的聚偏氟乙烯的结构和性能进行表征，红外光谱显示在l734cm-1处出现PEGMA的特征吸收峰，表明已成功接枝上PEGMA．接枝后的PVDF膜接触角降低到42°，表现出很好的亲水性。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种聚偏氟乙烯亲水膜制备方法，其特征在于：包括聚偏氟乙烯的臭氧预处理、聚偏氟乙烯接枝甲基丙烯酸聚乙二醇酯反应和聚偏氟乙烯分离膜的制备三步骤；
所述聚偏氟乙烯的臭氧预处理步骤为，把聚偏氟乙烯（PVDF）溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中配置浓度为80g/L的溶液，在25℃将O3/O2的混合气体持续通过该溶液，通入的氧气气流为300L/h，产生的臭氧浓度为0.06g/L，臭氧处理时间设定为10min，处理结束后聚合物溶液在冰水浴中冷却；
所述聚偏氟乙烯接枝甲基丙烯酸聚乙二醇酯反应步骤为，将臭氧处理后的聚偏氟乙烯（PVDF）溶液和甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGMA)加入有冷凝管的三口瓶中，PEGMA的浓度调整在O.1～O.3g/mL之间，反应溶液的体积最终调整为50mL，溶液在搅拌下，通入氮气排气30min，在80℃下热引发接枝聚合，在聚合过程中持续通氮气保护，反应结束后，在冰水浴中冷却，在过量的无水乙醇中沉淀出来，将沉淀出的PVDF-g-PEG-MA在200mL无水乙醇中反复洗涤两次，最后在去离子水中洗涤．将洗涤后的PVDF-g-PEGMA放入真空干燥箱内干燥；
所述聚偏氟乙烯分离膜制备步骤为，将PVDF-g-PEGMA溶解在NMP中，质量分数为15％，静置脱泡后，室温下用刮刀涂覆在光洁的玻璃板上，在空气中放置一定时间，使一定的溶剂挥发．然后浸入去离子水中，凝固成膜，将膜在真空烘箱中干燥，得到最终成品。
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| CN201410750066.2A CN104607071A (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种聚偏氟乙烯亲水膜制备方法 |
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| CN104607071A true CN104607071A (zh) | 2015-05-13 |
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| CN (1) | CN104607071A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109675446A (zh) * | 2017-10-18 | 2019-04-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种超亲水的改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法与应用 |
| CN110694494A (zh) * | 2018-07-10 | 2020-01-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 聚偏氟乙烯分离膜及其制备方法 |
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2014
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