[发明专利]表面接枝没食子酸的聚偏氟乙烯共混超滤膜的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯共混超滤膜的制备方法，具体涉及一种表面接枝没食子酸的聚偏氟乙烯共混超滤膜的制备方法。

(二)背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶高分子聚合物，机械强度高，耐辐射性好，具有良好的化学稳定性、耐冲击性、耐磨性和耐气候性，是一种良好的分离膜材料。因此，近些年以来在膜分离领域、水处理应用方面收到人们广泛重视，已经成功应用于化工、生化、食品、纺织、电子等工业领域。但是由于PVDF材料本身是由碳氟键结合与氢离子形成稳定牢固的结构，表面基团表现出强的斥水性，因此以PVDF为主体材料的超滤膜虽然耐用性、机械强度、抗形变性、膜孔经、膜厚度等因素较好，但是容易受到污染，大大降低使用寿命。因此在水处理或其他液体分离时会容易产生吸附污染，堵塞膜表面孔结构，膜通量下降，进而限制其应用。所以可以通过共混与表面接枝的方法改变膜表面的结构，使之斥水性减小，提高PVDF膜的抗污染能力。而PVP在成膜过程中具有强烈的制孔作用，几种添加剂是为了控制膜孔径、孔密度、截留率、水通量等，之后进行化学接枝进一步提高膜的亲水性能，机械强度等，是一种物理共混与化学改性相结合的新型处理手段。

由于PVDF耐化学腐蚀性强，不建议直接化学接枝反应，且接枝PVDF选用的处理方法如高辐射、臭氧或强碱等对膜自身损害较大，因此先经过物理共混的方法，再通过条件较为温和的改性方法接枝膜表面基团，避免了表面直接接枝对膜孔有较大影响而不能有效提高抗污染能力的弊端。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种亲水性好抗污染能力强的表面接枝没食子酸的聚偏氟乙烯共混超滤(平板)膜的制备方法。本发明通过接枝没食子酸使得膜表面含有大量羟基，大大提高膜表面的亲水性，可用于水处理领域，特别是作为内置式MBR处理污水工艺中的膜组件材料。

本发明以高分子聚合物PVDF为主体材料，与PVP以及几种添加剂共混后通过相转化法成膜，之后经过强氧化剂处理膜表面形成羟基，接着与均苯三甲酰氯反应，再浸入没食子酸溶液中，以没食子酸分子取代均苯三甲酰氯分子，由于没食子酸分子上含有三个羟基故实现了膜表面亲水性的提高，降低了膜在使用过程中受到的污染。

本发明的技术方案如下：

一种表面接枝没食子酸的聚偏氟乙烯共混超滤膜的制备方法，所述的制备方法按如下步骤进行：

(1)将聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、添加剂加到有机溶剂中，于50～70℃搅拌7～9h充分溶解，接着超声处理20～40min，之后室温(20～30℃，下同)静置1～3天脱除气泡，得到铸膜液；

所述添加剂由异丁基锂、正丁基乙酸酯、环己酮、乙二醇醚酯、二丙酮醇、氯化锂组成；

所述有机溶剂为二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂；

所述聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、添加剂在使用前，分别经过60℃真空干燥处理30min；

各物料的投料质量份为：

聚偏氟乙烯15～18份、聚乙烯吡咯烷酮3.2～5.1份、异丁基锂0.2～0.8份、正丁基乙酸酯0.1～0.3份、环己酮0.2～0.4份、乙二醇醚酯0.1～0.3份、二丙酮醇0.1～0.4份、氯化锂0.2～0.4份、二甲基乙酰胺44.5～48.7份、二甲基甲酰胺29.6～32.4份；

优选的，各物料的投料质量份为：

聚偏氟乙烯16.5份、聚乙烯吡咯烷酮4.15份、异丁基锂0.5份、正丁基乙酸酯0.2份、环己酮0.3份、乙二醇醚酯0.2份、二丙酮醇0.25份、氯化锂0.3份、二甲基乙酰胺46.7份、二甲基甲酰胺31.1份；

所述聚偏氟乙烯为粉末状，含水量≤0.1％，标准相对密度为1.75～1.77g/cm³，平均相对分子量75万～120万，优选聚合度在1400～1600；

所述聚乙烯吡咯烷酮为粉末状，特别优选聚乙烯吡咯烷酮K30；

(2)在湿度为50～60，温度为25～30℃的条件下，将步骤(1)所得铸膜液用刮刀在洁净平整的玻璃板上刮制出200～300μm厚度均等的液膜，之后将覆盖有液膜的玻璃板浸入15～25℃的去离子水(凝固液)中10～30min，随后再浸入20wt％～30wt％乙醇溶液中，1～2天后取出，室温晾干即得聚偏氟乙烯共混超滤膜；