[发明专利]一种聚偏氟乙烯粉体改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯粉体改性的制备方法，属于膜材料领域。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶型聚合物,聚合度达几十万。由于C-F键长短,键能高(486kJ/mol),故PVDF耐热、耐腐蚀、耐辐射,并且强度高、韧性好,是膜制备的优选材料。但其强烈的疏水性限制了聚偏氟乙烯制备成的膜在更多领域的推广应用,尤其在应用于油水分离、蛋白类药物分离等水相体系分离方面时,极易产生吸附污染,使膜通量下降,从而影响膜的使用寿命。因此对PVDF进行改性已成为近年来的研究热点。目前,对PVDF的改性主要集中在由PVDF粉体制备成的膜的表面改性方面。利用高能电子辐射（如：等离子体激发、电子束激发、放射射线激发、紫外光辐照激发、电晕放电处理）或氧化剂处理（如：臭氧氧化、Fenton试剂氧化）或化学改性（如：在有相转移催化剂的情况下，用氢氧化钠强碱处理PVDF膜脱去表面的氟化氢）等不同方法，使PVDF膜表面活化处理后产生活性位点，进行接枝或共聚含有亲水性基团的单体，以达到改善PVDF膜亲水性的目的。

但是这些方法的缺点是只在膜的表面脱去HF产生碳碳双键，接枝反应只在膜的表面进行，而且辐射接枝要有辐射源，对设备条件要求较高，改性后膜的结构及性质不稳定。粉体改性聚偏氟乙烯膜的结构及性质比表面改性膜更加均匀稳定,无需预处理,成本低且改性效果佳,工业可行性高,是目前制备亲水PVDF膜的主要手段。获得粉体改性聚偏氟乙烯膜，首先对成膜材料聚偏氟乙烯粉体进行改性。如何利用简单工艺方法使成膜材料聚偏氟乙烯粉体在成膜前使用某种药品脱去HF产生碳碳双键等活性位点，成为粉体改性聚偏氟乙烯膜能否实现的关键问题所在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在常温常压条件下，聚偏氟乙烯通过脱去氟化氢产生碳碳双键活性位点的聚偏氟乙烯粉体改性的方法。

技术解决方案：

本发明的具体制备方法:

（1）称取一定质量聚偏氟乙烯粉体分散于甲醇溶液中，其中每克聚偏氟乙烯需甲醇溶液5～10mL，超声5min，得悬浊液A；（2）按悬浊液A与2.77mol/L季铵碱甲醇溶液体积比为30：3～5，量取季铵碱醇溶液，加入悬浊液A中，在氮气气氛中搅拌，制得悬浊液B（其中季铵碱浓度在悬浊液B中的浓度为0.2～0.4mol/L），20min后得到咖啡色粉体的悬浊液，将沉淀过滤、抽滤，用无水甲醇反复冲洗，干燥得咖啡色改性聚偏氟乙烯粉体。

本发明加入的有机碱包括四甲基氢氧化铵或四乙基氢氧化铵。

本发明步骤（2）中醇溶剂包括甲醇或乙醇。

本发明步骤（2）中季铵碱浓度在悬浊液B中的浓度为0.2～0.4mol/L。

本发明首先将聚偏氟乙烯分散于于甲醇溶液中，在氮气气氛中，加入有机碱醇溶液，搅拌，反应一段时间，加入甲醇，过滤，甲醇洗涤，在氮气气氛中加热，烘干得粉体，即得到所需的脱去氟化氢的改性聚偏氟乙烯粉体本发明制备的改性聚偏氟乙烯粉体。

因而，本发明采用有机碱消去法，将聚偏氟乙烯在成膜前的粉体，分散于有机碱的醇溶液中，在常温常压条件下，使聚偏氟乙烯粉体脱去部分氟化氢，产生碳碳双键等活性位点，从而使聚偏氟乙烯粉体改性。

本发明制备的改性聚偏氟乙烯工艺简单、操作简便、成本低、产率高，易于产业化，将可推动膜材料科学的发展。

本发明与现有材料和技术相比具有如下的优点：

1）利用本发明所提出的改性方法制得的改性聚偏氟乙烯粉体与改性之前相比，改性效果明显，以实施例1为例，详见图1。

2）利用本发明所提出的改性方，无需相转移剂，改性剂在干燥过程中容易除去，所得粉体较为纯净。

3）本发明制备的质子交换膜的制备工艺简单，对环境条件要求低，易于产业化。

附图说明

图1为本发明实施例1所得有粉体的红外光谱图。

具体实施方式

实施例1

制备方法如下:

（1）称取4g聚偏氟乙烯粉体分散于甲醇溶液中，其中每克聚偏氟乙烯需甲醇溶液8mL，超声5min，得悬浊液A；（2）按悬浊液A与2.77mol/L四甲基氢氧化铵甲醇溶液体积比为30：5，量取5.4mL四甲基氢氧化铵甲醇溶液，加入悬浊液A中，在氮气气氛中搅拌，制得悬浊液B，20min后得到咖啡色粉体的悬浊液，将沉淀过滤、抽滤，用无水甲醇反复冲洗，干燥得咖啡色改性聚偏氟乙烯粉体。

实施例2

制备方法如下: