[发明专利]一种亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法

说明书

技术背景

本发明涉及一种膜表面亲水性改性的方法，尤其涉及一种亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚偏氟乙烯（PVDF）由于含有C-F键，同时聚偏氟乙烯是一种线型半结晶型聚合物，具有较好的力学性能、耐热、耐化学腐蚀、易成膜等优点，广泛的应用于制备微滤膜、超滤膜和反渗透膜等水处理膜领域，但是由于聚偏氟乙烯膜的表面能低，具有强疏水性，这一性能使聚偏氟乙烯膜在水处理过程中存在通量低和容易被污染，减少了聚偏氟乙烯的水处理使用寿命，限制了聚偏氟乙烯膜在水处理领域的应用。因此改性聚偏氟乙烯的亲水性迫在眉睫，目前比较简单有效的方法是采用亲水性的无机材料对聚偏氟乙烯进行共混改性，但是无机材料在聚偏氟乙烯材料内分散性不好，导致改性后的复合材料的性能不稳定。本发明提供了一种亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法，先采用等离子体辐照工艺或化学法表面处理工艺将聚偏氟乙烯膜的表面处理引入功能基团，然后浸渍在改性纳米粉体的溶胶中，纳米粉体本身具有较好的亲水性同时纳米粉体的表面富集大量的羟基，热处理之后即可制备出亲水性的聚偏氟乙烯膜，上述方法可以高效改善聚偏氟乙烯的亲水性，扩大聚偏氟乙烯在水处理领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于本发明提供了一种亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法，采用等离子体辐照工艺或化学法表面处理工艺在聚偏氟乙烯膜的表面引入亲水性官能团，然后浸渍在纳米粉体的溶胶中，所述纳米粉体本身具有较好的亲水性同时纳米粉体的表面富集大量的羟基，热处理之后即可制备出亲水性的聚偏氟乙烯膜，显著改善聚偏氟乙烯的亲水性，扩大聚偏氟乙烯在水处理领域的应用。

本发明通过以下技术方案实现：先在聚偏氟乙烯膜的表面接枝官能团，然后将接枝后的聚偏氟乙烯膜浸渍在纳米粉体的溶胶中。

所述在聚偏氟乙烯膜的表面接枝官能团可以采用等离子体辐照工艺在聚偏氟乙烯膜的表面接枝亲水性官能团，其中等离子体辐照的功率为80-200W，等离子体处理聚偏氟乙烯膜的时间为80-180s。采用等离子体辐照工艺在聚偏氟乙烯膜的表面引入亲水性官能团，所述亲水性官能团与纳米粉体浸渍液发生化学反应进行键合，经过热处理后使得聚偏氟乙烯的表面掺杂有纳米粉体，纳米粉体表面的羟基赋予聚偏氟乙烯表面亲水性，制备亲水性的聚偏氟乙烯膜，扩大聚偏氟乙烯膜在水处理领域的应用。所述等等离子体辐照功率和处理时间不宜过大，否则将破坏聚偏氟乙烯膜的内部结构，然而等等离子体辐照功率和等离子体辐照处理时间过低，将使聚偏氟乙烯表面接枝率极低甚至不接枝。经过多次实验分析得到上述最优范围值。

所述在聚偏氟乙烯膜的表面接枝官能团可以采用化学法，包括以下步骤：

步骤A，将聚偏氟乙烯膜在15%-20%NaOH溶液中50-75℃下处理3-6h，取出洗净备用；

步骤B，将步骤A中处理后的聚偏氟乙烯膜放在15%-30%高锰酸钾溶液中，45-65℃下处理2-4h,取出洗净备用。

采用化学试剂对聚偏氟乙烯膜的表面进行脱HF，然后引入亲水性官能团，所述亲水性官能团与纳米粉体浸渍液发生化学反应进行键合，经过热处理后使得聚偏氟乙烯的表面掺杂有纳米粉体，纳米粉体表面的羟基赋予聚偏氟乙烯表面亲水性，制备亲水性的聚偏氟乙烯膜，扩大聚偏氟乙烯膜在水处理领域的应用。由于在实验过程中产生HF因此必须保持通风状态，最好在通风橱中进行实验。

所述步骤A中的NaOH为强碱，同时也可以用其他的强碱，如氢氧化钙、氢氧化钾。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述浸渍在纳米粉体的溶胶中的时间为5-100min。保证聚偏氟乙烯的表面充分浸渍在纳米分体的溶胶，在聚偏氟乙烯的表面掺入纳米粉体，较好的改性聚偏氟乙烯的表面。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述纳米粉体包括纳米ZnO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂中任一种。纳米粉体中的金属键与处理之后的聚偏氟乙烯膜表面的亲水性官能团产生配位键，有效的键合，牢固的在聚偏氟乙烯膜的表面引入纳米粉体，纳米粉体本身具有较好的亲水性同时纳米粉体的表面富集大量的羟基，纳米粉体的掺杂可以有效改善聚偏氟乙烯表面亲水性，制备出亲水性的聚偏氟乙烯膜，扩大聚偏氟乙烯膜在水处理领域的应用。