[发明专利]一种抗污堵的PVDF改性膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及PDVF膜领域，具体涉及一种抗污堵的PVDF改性膜及其制备方法。

背景技术

在膜分离工程领域，聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种优异的膜材料，具有极其优秀的化学稳定性和极好的耐候性，得到了广泛的应用，但是聚偏氟乙烯具有天然的强疏水性，纯聚偏氟乙烯制成膜的膜通量较低，且膜的成本较高，这些都限制了聚偏氟乙烯膜及其膜生物反应器的进一步推广。目前最常用的做法是对聚偏氟乙烯膜进行共混改性，通过膜材料共混的方法制备性能良好的膜产品。

为此，中国专利文献CN104722214A公开了一种掺杂纳米氧化锆粒子和纳米氧化钛粒子的聚偏氟乙烯杂化膜及其制备方法，其通过在聚偏氟乙烯膜的制备铸膜液阶段加入一定比例的纳米氧化锆和纳米氧化钛，发挥两种纳米粒子的协同作用，制得的掺杂纳米氧化锆粒子和纳米氧化钛粒子的聚偏氟乙烯杂化膜，该种聚偏氟乙烯杂化膜具有较好的亲水性，纯水通量高，但是上述专利公开的方法并不能改善膜孔径的均匀性，提高膜孔隙率，导致上述改性膜抗污堵性差，需要经常清洗。严重影响膜的使用寿命，且其制备方法中采用相转化法在玻璃板上流延成膜，制膜方法落后，膜厚度无法准确控制，同时膜层无支撑结构，膜的韧性和抗压能力差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的聚偏氟乙烯改性膜的膜孔径分布不均匀，抗污堵能力差的缺陷，从而提供抗污堵的PVDF改性膜及其制备方法。

一种抗污堵的PVDF改性膜，包括如下重量份的原料：

聚偏氟乙烯10-30份、溶剂60-90份、致孔剂5-15份、共混改性剂1-10份和纳米材料0.5-5份。

其中，所述共混改性剂为磺化聚醚砜、酚酞型聚醚砜、聚丁烯酸酐、聚酰胺和氯化锂中的一种或几种。

所述的抗污堵的PVDF改性膜包括如下重量份的原料，其优选范围是：

聚偏氟乙烯10-20份、溶剂70-80份、致孔剂5-8份、共混改性剂1-6份和纳米材料0.5-2份。

所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮、丁酮、甲酸或乙酸中的一种或几种。

所述致孔剂为聚乙烯醇、硝酸钙、乙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。

所述纳米材料为纳米TiO2、纳米SiO2、纳米MgO、氧化石墨烯、石墨烯、纳米Al2O3和纳米ZrO2中的一种或几种。

一种抗污堵的PVDF改性膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照质量配比，纳米材料加入至部分溶剂中，超声1-2h，得到纳米材料浆液。

(2)将致孔剂、共混改性剂、纳米材料浆液和聚偏氟乙烯依次加入至剩余部分溶剂中搅拌均匀，得铸膜液。

(3)所述铸膜液涂布在载体上，刮膜，固化，得到所述抗污堵的PVDF改性膜。

其中，所述共混改性剂为磺化聚醚砜、酚酞型聚醚砜、聚丁烯酸酐、聚酰胺、乙醇、乙二醇和氯化锂中的一种或几种。

所述(2)中，在温度为40-80℃下，所述致孔剂加入至剩余部分溶剂中，溶解后，加入所述共混改性剂，溶解后，加入所述纳米材料浆液，然后加入聚偏氟乙烯，溶解后，搅拌20-50h，然后脱泡，得到所述铸膜液。

所述(3)中，在环境温度为20-40℃，相对湿度为20％-60％下，所述铸膜液匀速涂布到所述载体上，刮制成平板膜。

所述平板膜置于温度为10-25℃的凝固浴中，凝固后，置于纯水中浸泡12-24h，得到所述抗污堵的PVDF改性膜。

所述载体为无纺布。

所述凝固浴为醇类、酸类、胺类或者盐类物质中的一种或其混合物的水溶液，质量含量为0-100％。。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供了一种抗污堵的PVDF改性膜，其包括聚偏氟乙烯、溶剂、致孔剂、共混改性剂和纳米材料，共混改性剂为磺化聚醚砜、酚酞型聚醚砜、聚丁烯酸酐、聚酰胺和氯化锂中的一种或几种，采用纳米粒子有效的改善了膜的亲水性，同时采用上述共混改性剂与纳米粒子协同作用，改善了纳米粒子在膜内部的分布，平衡了纳米材料导致的膜孔径变化，使膜孔径分布均匀，提高了膜通量，降低了膜接触角，同时提高了膜的抗污堵能力，延长膜的运行时间和膜的清洗周期，增加了膜的使用寿命。