[发明专利]两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜及制备方法

说明书

本发明专利属于纳滤膜制备领域，特别涉及一种点击化学合成两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备及其方法。先合成一种新型的可进行点击化学反应和引发叠氮反应的大分子引发剂，通过点击化学反应，将可点击大分子引发剂接枝到单壁碳纳米管表面，选择合适的亲水改性剂单体，制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管。将制备得到的点击化学合成的两亲性聚合物刷碳纳米管与PVDF按照一定比例，进行共混挤出流延，通过调节双拉工艺，控制双拉温度和速度,调节微孔膜膜的孔径大小；在制备得到的微孔膜上在复合涂覆一层具有纳米级孔径的超薄薄层，制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜。

技术领域

本发明专利属于纳滤膜制备领域，特别涉及一种点击化学合成两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备及其方法。

背景技术

20世纪60年代，膜分离技术作为一种分离新技术迅速发展，其高效、节能、环保等优点，使其广泛应用于食品、生物等领域。根据其截留分子量的大小，可分为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜等。其中纳滤膜作为一种纳米级带电为孔结构的分离膜，孔径在1～3nm左右，截留分子量在200～1000,操作压力低、出水效率高、浓缩水排放较少等独特优点，使其在水处理领域与其他类型的膜相比，具有无法比拟的优势，逐渐替代目前市场上存在的传统的水处理膜。

如何开发一种性能良好的、稳定的纳滤膜，材料的选择至关重要。制备纳滤膜的材料应具备如下特点：(1)具有较高的通量和脱除率；(2)良好的化学稳定性、耐水解、耐化学清洗；(3)良好的耐污染性能。聚偏氟乙烯(PVDF)其独特的结构，使其具有非常稳定的化学性质、耐辐射性强、热稳定性高等优点，是作为纳滤膜非常理想的一种膜基材，但是目前市场上，以PVDF为膜基材制备得到的纳滤膜，其强度以及耐压性较差限制了其大范围应用。碳纳米管(CNT)是由层状结构的石墨片卷成的无缝空心管，单壁碳管的直径在0.4～2nm，其强度和韧性极高，弹性模量超过1Tpa，极限比表面积可达2630m²/g，接近于活性炭，对水溶液中的氟离子的吸附容量可达4.5mg/g以上。因此，将碳纳米管与PVDF两者进行共混改性超滤膜，如中国专利CN105107392A一种多壁碳纳米管表面嵌入式改性聚偏氟乙烯及其制备方法中，将多壁碳纳米管进行硅烷处理，提高多壁碳纳米管在PVDF膜表面的亲和力，提高了其对重金属离子的截留效果。本发明专利主要采用点击化学合成两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备及其方法，该方法制备得到的纳滤膜，实现有效控制碳纳米管在PVDF中的分散性，实现碳管不封口，调节管壁两亲性聚合物的种类以及实现两亲性聚合物的数量可控，有效调节两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的结构以及性能，截留糖类，无机盐离子、金属离子等相对分子量较小、粒径在纳米级别的离子盐以及其他低分子量的物质。

发明内容

本发明专利目的在于提供一种点击化学合成的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜及其制备方法，该方法制备得到的纳滤膜，实现有效控制碳纳米管在PVDF中的分散性，实现碳管不封口，调节管壁两亲性聚合物的种类以及实现两亲性聚合物的数量可控，有效调节两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的结构以及性能，截留糖类，无机盐离子、金属离子等相对分子量较小、粒径在纳米级别的离子盐以及其他低分子量的物质。

本发明专利通过以下技术方案得以实现：一种点击化学合成两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备包括以下步骤：

(1)点击化学合成两亲性聚合物刷碳纳米管：实现碳纳米管的功能化，将有效的在碳纳米管表面选择性的接枝亲水性的聚合物，改善PVDF纳滤膜的性能。先合成一种新型的可进行点击化学反应和引发叠氮反应的大分子引发剂，通过点击化学反应，将可点击大分子引发剂接枝到单壁碳纳米管表面，选择合适的亲水改性剂单体，制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管。

(2)本发明专利采用复合法制备两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜: