[发明专利]聚偏氟乙烯膜的亲水改性的方法

说明书

技术领域

本发明属于膜改性的方法，特别涉及一种聚偏氟乙烯膜的亲水改性的方法，以及由该方法得到的亲水性的聚偏氟乙烯膜。 

背景技术

近年来，随着膜分离技术研究的不断深入与应用市场的不断扩大，膜分离技术已成为水处理行业的一支重要力量。根据膜能够截留粒子尺寸的不同，水处理膜可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜及反渗透膜。微滤膜能够除去微米和亚微米级别的胶体颗粒，作为一般的标准，微滤膜能够过滤低至0.1μm的颗粒。超滤膜的孔径一般在5nm至100nm之间，可以100%的除去水中的细菌及病毒等。纳滤膜和反渗透膜则用于更小的粒径范围，可以除去水中的金属离子等杂质。 

聚偏氟乙烯由于具有机械强度高、耐辐照性好及化学稳定好等优点而被广泛用于水处理膜的制备。但是由于聚偏氟乙烯是一种疏水性的聚合物，制备出的膜亲水性差。在比较高的压力下，水可以强制性地通过疏水性的聚偏氟乙烯膜，但是在这种情况下，聚偏氟乙烯膜通常不会变得均匀润湿，因此聚偏氟乙烯膜通常具有很低的水通量，降低了生产效率，并且在较高的操作压力下，聚偏氟乙烯膜结构有可能遭到破坏，使聚偏氟乙烯膜的使用寿命降低。低通量已成为限制聚偏氟乙烯膜技术进一步扩大应用的瓶颈。 

研制高通量的水处理膜是当前国内外研究人员所关注的问题。研究表明，水分子更容易通过亲水性的水处理膜，因而亲水性的水处理膜具有更大的水通量。亲水性材料如纤维素制备的水处理膜存在机械强度差，易于生物降解等问题，因此，对疏水性水处理膜进行亲水改性已成为制备高通量水处理膜的主要方法。目前常用的亲水化改性方法主要包括物理共混法和表面化学反应法，及表面吸附法等(Rana,D.and T.Matsuura,Chemical Reviews,VOL.110,2448-2471(2008))。 

其中物理共混法会降低膜本身的机械性能，而表面化学反应法则因为水处理膜材料中缺乏可进一步反应的活性官能团，难以进行化学反应，需要对其进行等离子处理，紫外辐照等表面处理，改性条件较为苛刻，限制了这类 改性方法的应用。 

表面吸附法是使亲水性小分子、表面活性剂、亲水性聚合物或者两亲性共聚物吸附在膜表面，达到亲水改性的目的(1:Reddy,A.V.R.,et al.,Journal of Membrane Science,VOL.214,211-221(2003);2:Ma,X.L.,et al.,Journal of Membrane Science,VOL.300,71-78(2007))。这种方法操作简便，不需要复杂的化学合成步骤，是一种十分具有发展前景的表面改性方法。两亲性共聚物因为融合了两种均聚物的性质，并且具有较高的吸附能，吸附十分稳定，成为表面吸附法进行表面改性的最佳选择。 

聚甲基丙烯酸甲酯与聚偏氟乙烯具有良好的相容性(Ameduri,B.,Chemical Reviews,VOL.109,6632-6686(2007))，聚甲基丙烯酸聚乙二醇酯具有良好的水溶性和抗蛋白吸附能力(Hucknall,A.,S.Rangarajan,and A.Chilkoti,Advanced Materials,VOL.21,2441-2446(2009))。 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有聚偏氟乙烯膜亲水性差，水通量低等问题，从而提供的一种聚偏氟乙烯膜的亲水改性的方法及由该方法制备得到的亲水性的聚偏氟乙烯。 

本发明的聚偏氟乙烯膜的亲水改性的方法是以两亲性共聚物对聚偏氟乙烯膜进行亲水改性。将清洗（可以用去离子水进行清洗）干净并晾干的聚偏氟乙烯膜浸入到甲基丙烯酸聚乙二醇酯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物的水溶液中进行浸泡，使甲基丙烯酸聚乙二醇酯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物吸附在聚偏氟乙烯膜的表面，以对聚偏氟乙烯膜进行亲水改性；然后将聚偏氟乙烯膜从所述的甲基丙烯酸聚乙二醇酯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物的水溶液中取出，清洗（可以用去离子水进行清洗）聚偏氟乙烯膜，晾干，得到亲水性的聚偏氟乙烯膜。 

所述的聚偏氟乙烯膜选自聚偏氟乙烯微滤膜、聚偏氟乙烯超滤膜、聚偏氟乙烯纳滤膜及聚偏氟乙烯反渗透膜中的一种。 

所述的甲基丙烯酸聚乙二醇酯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物的水溶液是将甲基丙烯酸聚乙二醇酯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物加入到去离子水中，配制成质量百分数含量为0.01%～5%的甲基丙烯酸聚乙二醇酯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物的水溶液。 

所述的浸泡的时间优选为≥10分钟，更为优选的浸泡的时间为30分钟至3小时）。