CN108559124B - 表面亲水性改性薄膜及其制备方法 - Google Patents

表面亲水性改性薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种表面亲水性改性薄膜及其制备方法，制备包括：提供一基膜结构，并对基膜结构进行放卷电晕处理；提供包含亲水性粘结物质的混合液，并将混合液涂覆在处理后的基膜结构的至少一表面上；对上述结构进行烘干处理，以得到表面亲水性改性薄膜，包括基膜结构以及亲水性表面粘结层。本发明提供一种表面亲水性改性的薄膜及其制备方法，采用含有亲水性粘结物质的溶液对基膜结构进行处理，形成亲水性粘结层，具有良好的浸润亲水性以及良好的粘结特性，可以将涂层仅局限于基膜结构的表面，防止堵孔，可以保持基膜结构的微孔孔径及孔隙率不变，使多孔膜在保持原有孔径及孔隙率的基础上，拥有永久性的亲水表层，并能够维持很大的纯水通量。

Description

表面亲水性改性薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于多孔膜制备技术领域，特别是涉及一种表面亲水性改性薄膜及其制备方法。
背景技术
目前，多孔膜已在气体处理、液体处理等领域，尤其是水处理领域得到广泛应用。涉及到的行业多种多样，主要包括：石油，化工，制药，食品，电子，生物工程技术等。其中，给排水净化，污水净化，海水淡化等的核心部件就是利用多孔膜的筛分原理来进行的。
为了使多孔膜能更好地发挥筛分作用，除了需要其有一定的孔隙率和孔径大小外，还需要其外表面及孔表面对需要处理的介质(例如水)，有良好的浸润性，从而保证在处理介质的过程中，介质能够顺利地通过孔道，有效降低通过阻力，防止介质的残留而造成堵孔，提高处理效率。对于用于水处理的多孔膜而言，希望其外表面及孔表面有良好的亲水性，即较低的接触角，在处理水介质的过程中，水能够快速地浸润并通过，即拥有很大的纯水通量。但是，常规的多孔膜材质多为疏水聚合物，如想用于水处理领域，必须对其进行亲水性改性。
因此，如何提供一种表面亲水性改性薄膜及其制备方法，使多孔膜在保持原有孔径及孔隙率的基础上，拥有永久性的亲水表层，并能够维持很大的纯水通量实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种表面亲水性改性多孔膜及其制备方法，用于解决现有技术中多孔膜材质多为疏水聚合物，需要改性以及改性的多孔膜存在孔径及孔隙率的降低，不能得到永久亲水性多层膜以及纯水通量较低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种表面亲水性改性薄膜的制备方法，包括如下步骤：
1)提供一基膜结构，并对所述基膜结构进行放卷电晕处理；
2)提供包含亲水性粘结物质的混合液，并将所述混合液涂覆在经步骤1)处理后的所述基膜结构的至少一表面上；以及
3)对步骤2)得到的结构进行烘干处理，以得到表面亲水性改性薄膜，其中，所述表面亲水性改性薄膜包括所述基膜结构以及由所述混合液形成的位于所述基膜结构至少一表面上的亲水性表面粘结层。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，所述混合液的构成还包括一溶剂，且所述亲水性粘结物质溶于所述溶剂中形成所述混合液，其中，所述溶剂包括N，N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯、异丙醇、甲醇、乙醇以及正丙醇中的至少一种。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，所述亲水性粘结物质包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、乙基纤维素、聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、丙烯酸-乙烯醇共聚物、乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛的含乙烯醇链段聚合物、聚砜、聚醚砜以及聚芳砜中的至少一种。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述基膜结构包括无纺布及聚烯烃多孔膜中的至少一种。
作为本发明的一种优选方案，所述基膜结构包括所述无纺布，其中，所述无纺布的构成包括聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚酰胺纤维、聚醚砜纤维、聚醚酰亚胺纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维以及聚氯乙烯纤维中的至少一种；所述无纺布的微孔孔径介于1000nm～10000nm之间，所述无纺布的孔隙率介于50％～90％之间。
作为本发明的一种优选方案，所述基膜结构包括所述聚烯烃多孔膜，其中，所述聚烯烃多孔膜的构成包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物以及偏氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物中的至少一种；所述聚烯烃多孔膜的微孔孔径介于10nm～1000nm之间，所述聚烯烃多孔膜的孔隙率介于20％～60％之间。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述放卷电晕处理的处理电压介于4kV～6kV之间，处理线速度介于45m/min～55m/min之间；步骤3)中，所述烘干处理的烘干温度介于45℃～55℃之间，烘干时间介于0.8h～1.2h之间。
作为本发明的一种优选方案，步骤3)中得到的所述表面亲水性改性薄膜的微孔孔径介于10nm～10000nm之间，孔隙率介于20％～90％之间，所述表面亲水性改性薄膜的表面接触角介于50°～60°之间，所述表面亲水性改性薄膜的纯水通量介于1000L/m2·h·0.1MPa～5000L/m2·h·0.1MPa之间。
作为本发明的一种优选方案，步骤3)中得到的所述表面亲水性改性薄膜与步骤1)中提供的所述基膜结构的微孔孔径及孔隙率中的至少一项概呈相同。
本发明还提供一种表面亲水性改性薄膜，所述表面亲水性改性薄膜包括基膜结构以及位于所述基膜结构至少一表面上的亲水性表面粘结层。
作为本发明的一种优选方案，所述基膜结构包括无纺布及聚烯烃多孔膜中的至少一种。
作为本发明的一种优选方案，所述基膜结构包括所述无纺布，其中，所述无纺布的微孔孔径介于1000nm～10000nm之间，所述无纺布的孔隙率介于50％～90％之间；所述无纺布的构成包括聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚酰胺纤维、聚醚砜纤维、聚醚酰亚胺纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维以及聚氯乙烯纤维中的至少一种。
作为本发明的一种优选方案，所述基膜结构包括所述聚烯烃多孔膜，其中，所述聚烯烃多孔膜的微孔孔径介于10nm～1000nm之间，所述聚烯烃多孔膜的孔隙率介于20％～60％之间；所述聚烯烃多孔膜的构成包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物以及偏氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物中的至少一种。
作为本发明的一种优选方案，所述亲水性表面粘结层的制备原料包括亲水性粘结物质以及溶解所述亲水性粘结物质的溶剂，其中，按重量分数计，且按所述亲水性粘结物质重量为100份计，所述溶剂的重量介于200份～1000份之间。
作为本发明的一种优选方案，所述亲水性粘结物质包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、乙基纤维素、聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、丙烯酸-乙烯醇共聚物、乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛的含乙烯醇链段聚合物、聚砜、聚醚砜以及聚芳砜中的至少一种；所述溶剂包括N，N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯、异丙醇、甲醇、乙醇以及正丙醇中的至少一种。
如上所述，本发明的表面改性的亲水性薄膜及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明提供一种表面亲水性改性的薄膜及其制备方法，本发明采用含有亲水性粘结物质的溶液对基膜结构进行处理，形成亲水性粘结层，具有良好的浸润亲水性以及良好的粘结特性，可以将涂层仅局限于基膜结构的表面，防止堵孔，可以保持基膜结构的微孔孔径及孔隙率不变，使多孔膜在保持原有孔径及孔隙率的基础上，拥有永久性的亲水表层，并能够维持很大的纯水通量。
附图说明
图1显示为本发明的表面亲水性改性薄膜的制备工艺流程图。
元件标号说明
S1～S3 步骤1)～步骤3)
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种表面亲水性改性薄膜的制备方法，所述制备方法包括步骤：
1)提供收一基膜结构，并对所述基膜结构进行放卷电晕处理；
2)提供包含亲水性粘结物质的混合液，并将所述混合液涂覆在经步骤1)处理后的所述基膜结构的至少一表面上；以及
3)对步骤2)得到的结构进行烘干处理，以得到表面亲水性改性薄膜，其中，所述表面亲水性改性薄膜包括所述基膜结构以及由所述混合液形成的位于所述基膜结构至少一表面上的亲水性表面粘结层。
下面详细介绍本发明的表面亲水性改性薄膜的制备工艺。
首先，如图1中的S1所示，进行步骤1)，提供一基膜结构，可以是收卷好的所述基膜结构，并对所述基膜结构进行放卷电晕处理。
作为示例，步骤1)中，所述放卷电晕处理的处理电压介于4kV～6kV之间，处理线速度介于45m/min～55m/min之间。
具体的，该步骤中首先将收卷好的多孔膜(所述基膜结构)进行放卷电晕处理，进行所述放卷电晕处理可以有利于增加后续涂层(亲水性表面粘结层)涂覆过程的浸润性，使得更容易涂覆在所述基膜结构的表面，从而也进一步保证改性后的多孔的孔隙率等的一致性。在一较佳的示例中，所述放卷电晕处理的处理电压为5kV，处理线速度为50m/min。
作为示例，步骤1)中，所述基膜结构包括无纺布及聚烯烃多孔膜中的至少一种。
具体的，所述基膜结构可以是无纺布及聚烯烃多孔膜中的任意一种，也可以是任意现有多孔膜、疏水多孔膜等，也可以是无纺布与聚烯烃多孔膜构成的叠层结构层，在此不做具体限制，可以依据实际需要改性的结构膜进行选择。
作为示例，所述基膜结构包括所述无纺布，其中，所述无纺布的构成包括聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚酰胺纤维、聚醚砜纤维、聚醚酰亚胺纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维以及聚氯乙烯纤维中的至少一种。
作为示例，所述无纺布的微孔孔径介于1000nm～10000nm之间，所述无纺布的孔隙率介于50％～90％之间。具体的，所述无纺布的微孔孔径优选介于2000nm～8000nm之间，所述无纺布的孔隙率优选介于60％～80％之间。
作为示例，所述基膜结构的构成包括所述聚烯烃多孔膜，其中，所述聚烯烃多孔膜的构成包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物以及偏氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物中的至少一种。
作为示例，所述聚烯烃多孔膜的微孔孔径介于10nm～1000nm之间，所述聚烯烃多孔膜的孔隙率介于20％～60％之间。具体的，所述聚烯烃多孔膜的微孔孔径优选介于20nm～800nm之间，所述聚烯烃多孔膜的孔隙率优选介于30％～50％之间。
接着，如图1中的S2所示，进行步骤2)，提供包含亲水性粘结物质的混合液，并将所述混合液涂覆在经步骤1)处理后的所述基膜结构的至少一表面上。
作为示例，步骤2)中，所述混合液的构成还包括一溶剂，且所述亲水性粘结物质溶于所述溶剂中形成所述混合液，其中，所述溶剂包括N，N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯、异丙醇、甲醇、乙醇以及正丙醇中的至少一种。
作为示例，步骤2)中，所述亲水性粘结物质包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、乙基纤维素、聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、丙烯酸-乙烯醇共聚物、乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛的含乙烯醇链段聚合物、聚砜、聚醚砜以及聚芳砜中的至少一种。
具体的，该步骤中基于含有亲水性粘结物质的混合液对所述基膜结构进行亲水性改性处理，优选将其均匀地涂覆在经过电晕处理后的基膜结构的整体外表面，以得到亲水性表面粘结层，其中，所述溶剂包括上述溶剂中任意一一种或者两种及以上的组合，所述亲水性粘结物质包括上述物质中的任意一一种或者两种及以上的组合。
作为示例，按重量分数计，按所述亲水性粘结物质重量为100份计，所述溶剂的重量介于200份～1000份之间，所述溶剂的重量优选介于300份～800份之间，本示例中选择500份。
最后，如图1中的S3所示，进行步骤3)，对步骤2)得到的结构进行烘干处理，以得到表面亲水性改性薄膜，其中，所述表面亲水性改性薄膜包括所述基膜结构以及由所述混合液形成的位于所述基膜结构至少一表面上的亲水性表面粘结层。
作为示例；步骤3)中，所述烘干处理的烘干温度介于45℃～55℃之间，烘干时间介于0.8h～1.2h之间。
具体的，该步骤对步骤2)涂覆的混合液行将烘干处理制备得到亲水性表面粘结层，最终得到改性后的表面亲水性改性薄膜，在一较佳的示例中，所述烘干温度选择50℃，所述烘干时间选择为1h，另外，优选地将得到的所述表面亲水性改性薄膜50米/min速度收卷。
作为示例，步骤3)中，得到的所述表面亲水性改进改性薄膜的微孔孔径介于10nm～10000nm之间，孔隙率介于20％～90％之间，所述表面亲水性改性薄膜的表面接触角介于50°～60°之间，所述表面亲水性改进改性薄膜的纯水通量介于1000L/m2·h·0.1MPa～5000L/m2·h·0.1MPa之间。
作为示例，步骤3)中得到的所述表面亲水性改性薄膜与步骤1)中提供的所述基膜结构的微孔孔径及孔隙率中的至少一项概呈相同。
具体的，采用本发明的制备方法得到的所述表面亲水性改进改性薄膜的微孔孔径优选介于80nm～6000nm之间，孔隙率优选介于25％～85％之间，所述表面亲水性改性薄膜的表面接触角优选介于52°～58°之间，所述表面亲水性改进改性薄膜的纯水通量优选介于1800L/m2·h·0.1MPa～4500L/m2·h·0.1MPa之间。
进一步，优选地，步骤3)中得到的所述表面亲水性改性薄膜与步骤1)中提供的所述基膜结构的微孔孔径相同，或者步骤3)中得到的所述表面亲水性改性薄膜与步骤1)中提供的所述基膜结构的孔隙率相同，或者上述二者均相同，本发明的亲水性粘结物质及得到的亲水性粘结层，具有良好的浸润亲水性以及良好的粘结特性，可以有利于将涂层(亲水性粘结层)仅局限于基膜结构的表面，防止堵孔，可以保持基膜结构的微孔孔径及孔隙率不变。使多孔膜在保持原有孔径及孔隙率的基础上，拥有永久性的亲水表层，并能够维持很大的纯水通量。
本发明还提供一种表面亲水性改性改进薄膜，其中，所述表面亲水性改性改进薄膜优选采用本发明的制备方法制备得到，所述表面亲水性改进改性薄膜包括基膜层结构以及位于所述基膜层结构至少一表面上的亲水性涂覆层表面粘结层。
作为示例，所述表面亲水性改进改性薄膜的微孔孔径介于10nm～10000nm之间，孔隙率介于20％～90％之间，所述表面亲水性改性薄膜的表面接触角介于50°～60°之间，所述表面亲水性改进改性薄膜的纯水通量介于1000L/m2·h·0.1MPa～5000L/m2·h·0.1MPa之间。
作为示例，所述表面亲水性改性薄膜与所述基膜结构的微孔孔径及孔隙率中的至少一项概呈相同。
具体的，采用本发明的制备方法得到的所述表面亲水性改进改性薄膜的微孔孔径优选介于80nm～6000nm之间，孔隙率优选介于25％～85％之间，所述表面亲水性改性薄膜的表面接触角优选介于52°～58°之间，所述表面亲水性改进改性薄膜的纯水通量优选介于1800L/m2·h·0.1MPa～4500L/m2·h·0.1MPa之间。
进一步，优选地，所述表面亲水性改性薄膜与所述基膜结构的微孔孔径相同，或者所述表面亲水性改性薄膜与所述基膜结构的孔隙率相同，或者上述二者均相同，本发明的亲水性粘结物质及得到的亲水性粘结层，具有良好的浸润亲水性以及良好的粘结特性，可以有利于将涂层(亲水性粘结层)仅局限于基膜结构的表面，防止堵孔，可以保持基膜结构的微孔孔径及孔隙率不变。使多孔膜在保持原有孔径及孔隙率的基础上，拥有永久性的亲水表层，并能够维持很大的纯水通量。
作为示例，所述基膜结构包括无纺布及聚烯烃多孔膜中的至少一种。
作为示例，所述基膜结构包括所述无纺布，其中，所述无纺布的微孔孔径介于1000nm～10000nm之间，所述无纺布的孔隙率介于50％～90％之间。
作为示例，所述无纺布的构成包括聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚酰胺纤维、聚醚砜纤维、聚醚酰亚胺纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维以及聚氯乙烯纤维中的至少一种。
作为示例，所述基膜结构的构成包括所述聚烯烃多孔膜，其中，所述聚烯烃多孔膜的微孔孔径介于10nm～1000nm之间，所述聚烯烃多孔膜的孔隙率介于20％～60％之间。
作为示例，所述聚烯烃多孔膜的构成包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物以及偏氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物中的至少一种。
具体的，所述基膜结构可以是无纺布及聚烯烃多孔膜中的任意一种，也可以是任意现有多孔膜、疏水多孔膜等，也可以是无纺布与聚烯烃多孔膜构成的叠层结构层，在此不做具体限制，可以依据实际需要改性的结构膜进行选择。
作为示例，所述亲水性表面粘结层的制备原料包括亲水性粘结物质以及溶解所述亲水性粘结物质的溶剂，其中，按重量分数计，且按所述亲水性粘结物质重量为100份计，所述溶剂的重量介于200份～1000份之间。
作为示例，所述亲水性粘结物质包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、乙基纤维素、聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、丙烯酸-乙烯醇共聚物、乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛的含乙烯醇链段聚合物、聚砜、聚醚砜以及聚芳砜中的至少一种；所述溶剂包括N，N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯、异丙醇、甲醇、乙醇以及正丙醇中的至少一种。
具体的，本示例提供一种所述亲水性粘结层的构成原料及成分比例，优选地，所述溶剂包括上述溶剂中任意一一种或者两种及以上的组合，所述亲水性粘结物质包括上述物质中的任意一一种或者两种及以上的组合，另外，按所述亲水性粘结物质重量为100份计，所述溶剂的重量优选介于300份～800份之间，本示例中选择为500份。
下面结合具体示例数据进一步说明本发明的技术效果，其中，下列各示例中孔隙率采用PMIAAQ-3K-A-1全自动压水仪测定；孔径采用PMIAAQ-3K-A-1全自动压水仪测定；接触角采用Kruss DSA25接触角测定仪测定；纯水通量采用默克密理博的Amicon超滤杯测定。
实施例1：
将收卷好的聚乙烯多孔膜(孔隙率40％，孔径40nm)进行放卷电晕处理，处理电压5kV，处理线速度50m/min，之后将含有20％重量份的聚乙烯醇的异丙醇溶液均匀涂覆在经过电晕处理后的膜表面，之后50℃烘干1h，将所得薄膜以50米/min速度收卷，最终得到一种表面亲水性改性薄膜。
孔隙率 40％
孔径 40nm
接触角 53°
纯水通量 1200L/m<sup>2</sup>·h·0.1MPa
实施例2：
将收卷好的聚丙烯多孔膜(孔隙率45％，孔径50nm)进行放卷电晕处理，处理电压5kV，处理线速度50m/min，之后将含有20％重量份的聚乙烯醇的异丙醇溶液均匀涂覆在经过电晕处理后的膜表面，之后50℃烘干1h，将所得薄膜以50米/min速度收卷，最终得到一种表面亲水性改性薄膜。
Figure BDA0001668760260000081
Figure BDA0001668760260000091
实施例3：
将收卷好的聚偏氟乙烯多孔膜(孔隙率55％，孔径100nm)进行放卷电晕处理，处理电压5kV，处理线速度50m/min，之后将含有20％重量份的聚乙烯醇的异丙醇溶液均匀涂覆在经过电晕处理后的膜表面，之后50℃烘干1h，将所得薄膜以50米/min速度收卷，最终得到一种表面亲水性改性薄膜。
孔隙率 55％
孔径 100nm
接触角 51°
纯水通量 2000L/m<sup>2</sup>·h·0.1MPa
实施例4：
将收卷好的聚四氟乙烯多孔膜(孔隙率55％，孔径500nm)进行放卷电晕处理，处理电压5kV，处理线速度50m/min，之后将含有20％重量份的聚乙烯醇的异丙醇溶液均匀涂覆在经过电晕处理后的膜表面，之后50℃烘干1h，将所得薄膜以50米/min速度收卷，最终得到一种表面亲水性改性薄膜。
孔隙率 55％
孔径 500nm
接触角 50°
纯水通量 3200L/m<sup>2</sup>·h·0.1MPa
实施例5：
将收卷好的聚丙烯纤维无纺布(孔隙率60％，孔径1000nm)进行放卷电晕处理，处理电压5kV，处理线速度50m/min，之后将含有20％重量份的聚砜的N，N二甲基甲酰胺溶液均匀涂覆在经过电晕处理后的膜表面，之后50℃烘干1h，将所得薄膜以50米/min速度收卷，最终得到一种表面亲水性改性薄膜。
孔隙率 60％
孔径 1000nm
接触角 55°
纯水通量 3800L/m<sup>2</sup>·h·0.1MPa
实施例6：
将收卷好的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维无纺布(孔隙率70％，孔径5000nm)进行放卷电晕处理，处理电压5kV，处理线速度50m/min，之后将含有20％重量份的聚砜的N，N二甲基甲酰胺溶液均匀涂覆在经过电晕处理后的膜表面，之后50℃烘干1h，将所得薄膜以50米/min速度收卷，最终得到一种表面亲水性改性薄膜。
孔隙率 70％
孔径 5000nm
接触角 53°
纯水通量 4200L/m<sup>2</sup>·h·0.1MPa
比较例1：
将收卷好的聚乙烯多孔膜(孔隙率40％，孔径40nm)进行放卷电晕处理，处理电压5kV，处理线速度50m/min，之后将不含亲水性物质的异丙醇溶液均匀涂覆在经过电晕处理后的膜表面，之后50℃烘干1h，将所得薄膜以50米/min速度收卷。
孔隙率 40％
孔径 40nm
接触角 93°
纯水通量 100L/m<sup>2</sup>·h·0.1MPa
比较例2：
将收卷好的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维无纺布(孔隙率70％，孔径5000nm)进行放卷电晕处理，处理电压5kV，处理线速度50m/min，之后将不含有亲水性物质的N，N二甲基甲酰胺溶液均匀涂覆在经过电晕处理后的膜表面，之后50℃烘干1h，将所得薄膜以50米/min速度收卷。
孔隙率 70％
孔径 5000nm
接触角 88°
纯水通量 200L/m<sup>2</sup>·h·0.1MPa
从以上数据对比可以看出，涂覆含亲水性粘结物质的混合液后，得到的表面亲水性改性薄膜表面接触角明显减小，纯水通量也显著增加，这说明，电晕处理后涂覆亲水性粘结物质是一种有效改善多孔膜水通量的手段。
综上所述，本发明提供一种表面亲水性改性薄膜及其制备方法，制备包括：1)提供一基膜结构，并对所述基膜结构进行放卷电晕处理；2)提供包含亲水性粘结物质的混合液，并将所述混合液涂覆在经步骤1)处理后的所述基膜结构的至少一表面上；以及3)对步骤2)得到的结构进行烘干处理，以得到表面亲水性改性薄膜，其中，所述表面亲水性改性薄膜包括所述基膜结构以及由所述混合液形成的位于所述基膜结构至少一表面上的亲水性表面粘结层。通过上述方案，本发明提供一种表面亲水性改性的薄膜及其制备方法，本发明采用含有亲水性粘结物质的溶液对基膜结构进行处理，形成亲水性粘结层，具有良好的浸润亲水性以及良好的粘结特性，可以将涂层仅局限于基膜结构的表面，防止堵孔，可以保持基膜结构的微孔孔径及孔隙率不变，使多孔膜在保持原有孔径及孔隙率的基础上，拥有永久性的亲水表层，并能够维持很大的纯水通量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种表面亲水性改性薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
提供一基膜结构，并对所述基膜结构进行放卷电晕处理，所述放卷电晕处理的处理电压介于4kV~6kV之间，处理线速度介于45m/min~55m/min之间；
其中，所述基膜结构包括无纺布及聚烯烃多孔膜中的至少一种；所述无纺布的微孔孔径介于1000nm~10000nm之间，所述无纺布的孔隙率介于50%~90%之间；所述聚烯烃多孔膜的微孔孔径介于10nm~1000nm之间,所述聚烯烃多孔膜的孔隙率介于 20%~60%之间；
提供包含亲水性粘结物质的混合液，并将所述混合液涂覆在经步骤1）处理后的所述基膜结构的至少一表面上；
其中，所述亲水性粘结物质包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、乙基纤维素、聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、丙烯酸-乙烯醇共聚物、乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯 醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛的含乙烯醇链段聚合物、聚砜、聚醚砜以及聚芳砜中的至少一种；
所述混合液的构成还包括一溶剂，且所述亲水性粘结物质溶于所述溶剂中形成所述混合液，其中，所述溶剂包括N，N 二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯、异丙醇、甲醇、乙醇以及正丙醇中的至少一种；
3）对步骤2）得到的结构进行烘干处理，所述烘干处理的烘干温度介于45℃~55℃之间，烘干时间介于0.8h~1.2h之间，以得到表面亲水性改性薄膜，其中，所述表面亲水性改性薄膜包括所述基膜结构以及由所述混合液形成的位于所述基膜结构至少一表面上的亲水性表面粘结层；步骤 3）中得到的所述表面亲水性改性薄膜与步骤 1）中提供的所述基膜结构的微孔孔径及孔隙率中的至少一项概呈相同；所述表面亲水性改性薄膜的表面接触角介于50°~60°之间，所述表面亲水性改性薄膜的纯水通量介于1000L/m2·h·0.1MPa~5000L/m2·h·0.1MPa之间。
2.根据权利要求1所述的表面亲水性改性薄膜的制备方法，其特征在于，所述基膜结构包括所述无纺布，其中，所述无纺布的构成包括聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚酰胺纤维、聚醚砜纤维、聚醚酰亚胺纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维以及聚氯乙烯纤维中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的表面亲水性改性薄膜的制备方法，其特征在于，所述基膜结构包括所述聚烯烃多孔膜，其中，所述聚烯烃多孔膜的构成包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物以及偏氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的表面亲水性改性薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3）中得到的所述表面亲水性改性薄膜的微孔孔径介于10nm~10000nm之间，孔隙率介于20%~90%之间。
5.一种采用如权利要求1-4中任意一项所述的表面亲水性改性薄膜的制备方法制备得到的表面亲水性改性薄膜，其特征在于，所述表面亲水性改性薄膜包括基膜结构以及位于所述基膜结构至少一表面上的亲水性表面粘结层。
6.根据权利要求5所述的表面亲水性改性薄膜，其特征在于，所述基膜结构包括无纺布及聚烯烃多孔膜中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的表面亲水性改性薄膜，其特征在于，所述基膜结构包括所述无纺布，其中，所述无纺布的微孔孔径介于1000nm~10000nm之间，所述无纺布的孔隙率介于50%~90%之间；所述无纺布的构成包括聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚酰胺纤维、聚醚砜纤维、聚醚酰亚胺纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维以及聚氯乙烯纤维中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的表面亲水性改性薄膜，其特征在于，所述基膜结构包括所述聚烯烃多孔膜，其中，所述聚烯烃多孔膜的微孔孔径介于10nm~1000nm之间，所述聚烯烃多孔膜的孔隙率介于20%~60%之间；所述聚烯烃多孔膜的构成包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、偏氟乙烯六氟丙烯共聚物以及偏氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物中的至少一种。
9.根据权利要求5~8中任意一项所述的表面亲水性改性薄膜，其特征在于，所述亲水性表面粘结层的制备原料包括亲水性粘结物质以及溶解所述亲水性粘结物质的溶剂，其中，按重量分数计，且按所述亲水性粘结物质重量为100份计，所述溶剂的重量介于200份~1000份之间。
10.根据权利要求9所述的表面亲水性改性薄膜，其特征在于，所述亲水性粘结物质包括羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、乙基纤维素、聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、丙烯酸-乙烯醇共聚物、乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯 醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛的含乙烯醇链段聚合物、聚砜、聚醚砜以及聚芳砜中的至少一种；所述溶剂包括N，N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯、异丙醇、甲醇、乙醇以及正丙醇中的至少一种。
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