[发明专利]聚偏氟乙烯/液晶共混微孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子有机膜技术，具体为一种用于水处理和化工分离过程的聚偏氟乙烯/液晶共混微孔膜及制备方法。 

背景技术

分离膜兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤以及过程简单、易于自动化控制等特性，是21世纪饮用水处理的优选技术。膜是膜技术的核心，膜材料的化学性能和膜结构对膜分离过程起着决定性作用。聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的耐热性、化学稳定性和耐辐射等优点。因此，PVDF作为膜材料倍受人们的青睐，特别是在微滤膜和超滤膜领域，已广泛应用于化工、电子、纺织和食品等行业。尽管如此，PVDF由于具有极低的表面能，使其具有极强的疏水性，在进行油/水、蛋白质等物质的分离时容易造成膜污染，导致膜通量显著下降，分离性能发生变化，清洗能耗加大，膜使用寿命降低，运营成本增加。在实际的膜分离过程中，膜的污染是不可能完全消除的，随着操作时间的延长，膜的通量会随之减小。但是通过对不同的污染情况采取相应的措施来减少膜的污染程度是可行的。由于膜过程的环境不同，产生膜污染的原因很多，膜污染现象比较复杂，因此，目前还没有适用于解决各种膜污染状况的通用方法。只有抓住造成膜污染和浓差极化的主要因素，才能有效的控制膜污染，从而减少膜的清洗频率，延长膜的有效工作时间，提高生产能力和效率。 

目前，对PVDF膜改性的方法主要有膜表面改性和膜材料改性。膜表面改性包括膜表面化学处理改性、膜表面复合改性、膜表面等离子改性和膜表面接枝改性等。但是，这些改性方法均有一定的缺陷：例如，膜表面涂覆特定物质对PVDF膜进行膜表面改性的方法，这一方法的最大问题就是添加或涂覆的接收或嵌段共聚物易从PVDF膜表面脱离，不能得到永久的改性效果；又例如，等离子体或辐照接枝在PVDF膜表面的改性方法，由于膜表面上大分子的交联使PVDF膜的热稳定性有所下降，而且接枝后需要较长的后凝结过程，增加了膜的制造成本。另外，膜表面改性仅仅修饰了膜表面，对膜孔结构并未涉及，因此污染物仍会积聚在膜孔道内，造成膜污染。 

膜材料的改性主要是通过共聚或共混方法来制备膜材料。共混法是通过组成聚合物之间的互补性和协同效应来改善膜材料的性质，通过组成聚合物间的相容性差异来调节和控制膜性能。目前，共混方法主要是通过共混入带有强极性亲水性基团的高聚物来改善PVDF膜的亲水性，但是这一方法在混入所述高聚物来改善PVDF膜材料亲水性的同时会造成PVDF膜机械强度的降低，对PVDF膜材料的改性不够理想。李艳香等人(李艳香等，一种含有高分子液晶超滤膜的制备与性能[J].膜科学与技术.2000.10(5).27-31.)公开了一种向列型高分子液晶与聚砜的共混膜。该共混膜是在高温下(80℃)制备的，是对牛血清白蛋白截留率大于90％的超滤膜。该文献所述的制膜条件对温度要求过高，而膜通量提高并不明显，且没有涉及液晶的混入对膜机械强度的影响。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供了一种聚偏氟乙烯/液晶共混微孔膜及其制备方法。该微孔膜在保持PVDF膜固有优点的基础上，还具有机械强度高、亲水性好、且不易污染等优点；该微孔膜制备方法工艺简单，不需要新设备，没有污染，适于工业化实施。 

本发明解决所述微孔膜技术问题的技术方案是：设计一种聚偏氟乙烯/液晶共混微孔膜，该微孔膜质量百分数(wt)％组成为： 

聚偏氟乙烯        10-30； 

高分子溶致液晶    0.4-4； 

有机溶剂，        56-88.6； 

添加剂            1-10， 

所述的高分子溶致液晶是指氰乙基纤维素或氰乙基乙基纤维素在N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基亚砜、冰乙酸或丙烯酸中，在大于形成液晶的临界浓度以上形成的溶致液晶；所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或一种以上任意比例的混合液；所述的添加剂为无水氯化锂、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸钠和聚乙二醇中的一种或一种以上任意比例的混合液。 

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种聚偏氟乙烯/液晶共混微孔膜的制备方法，该制备方法采用本发明所述聚偏氟乙烯/液晶共混微孔膜的质量百分数(wt)％组成，并通过以下步骤实现：