[发明专利]一种高分子膜的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子膜的改性方法，具体涉及利用微溶胀法对高分子膜进行表面改性的方法，提高表面平整性和亲水性。本发明还涉及所述改性后的高分子膜的应用。

背景技术

高分子聚合物是各种膜工程的主要膜材料。高分子膜可用于多种膜分离过程，包括渗析、反渗透、纳滤、超滤、气体分离、渗透汽化、膜蒸馏等领域中。高分子膜的表面性能与表面化学组成及结构紧密相关，因此，面向应用设计和调控高分子膜的表面组成和结构就非常必要。膜表面的一个重要性能是吸附性能。表面化学组成控制表面和吸附质之间的相互作用力从而影响吸附量的多少，例如亲水性表面由于表面吸附了一层水分子而对有机物如蛋白质等有较低的吸附量；表面平整性是控制表面吸附性能的另一个重要参数，与粗糙表面相比，平整表面的比表面积小，吸附活性位点少，因而有更低的吸附量。

在商业上可获得的高分子合成膜所使用的大部分聚合物都是疏水性的，如聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等，它们具有优良的耐化学性、机械强度和分离性能。虽然它们在膜应用中被广泛使用，但由于其表面能低，膜的亲水性差，表面粗糙，容易产生吸附污染，从而降低了膜通量，增加了清洗难度，缩短了膜寿命。因此，需要对膜进行表面改性。

目前现有技术中，高分子膜的表面改性主要是表面涂覆改性和表面化学改性，但这些方法都存在一些局限性。表面涂覆法是利用分子间作用力将涂层附于基材表面，如专利CN101108313A，可以提高聚合物表面的亲水性及平整性，但随着使用时间的延长，涂层会逐渐脱落，而导致膜改性的持久性较差；表面化学改性是指利用接枝、等离子体法、紫外光辐照法等将功能基团以化学键与膜表面键合，在高分子膜表面引入亲水性官能团，如专利CN101302303A、CN101121100A、CN101687127A，能够提高高分子膜表面的亲水性，但是难以改善平整性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用微溶胀法对高分子膜进行表面改性的方法，以同时提高高分子膜的表面平整性和亲水性，提高膜通量。

本发明提供的高分子膜的表面改性方法，主要包括以下步骤：(1)将高分子膜的良溶剂与不良溶剂混合形成混合溶剂；(2)高分子膜置于上述混合溶剂中，在一定温度下浸泡一定时间；(3)浸泡后，用纯水对膜进行漂洗。

根据本发明提供的方法，在所述第(1)步中，所述良溶剂是指能够溶解高分子膜的有机溶剂；所述不良溶剂是指不能溶解高分子膜，也不能使高分子膜溶胀的溶剂；所述良溶剂能与不良溶剂混溶；所述不良溶剂与高分子膜内的亲水基团有相互吸引力；所述混合可以任何适宜的方式混合。

上述步骤中，所述高分子膜主要包括聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等。在优选实施例中，所述高分子膜为聚偏氟乙烯膜和聚砜膜。

上述步骤中，在一个实施例中，所述良溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙酮或其混合物。

上述步骤中，所述不良溶剂可以为乙醇、甲醇、水等，在一个实施例中，优选水。

上述步骤中，所述混合溶液中不良溶剂与良溶剂的质量比范围为100∶1～100∶10。

根据本发明提供的方法，在所述第(2)步中，所述浸泡温度5℃至混合溶剂沸点以下，优选5～45℃，所述浸泡时间0.5～120天(d)，优选0.5～20天。

根据本发明提供的方法改性的高分子膜，还可进行其他后续工序，如用50～100％的甘油水溶液浸泡0～48h，然后沥干保存。