[发明专利]一种聚偏氟乙烯膜表面接枝涂覆复合改性方法

说明书

本发明涉及一种聚偏氟乙烯膜表面接枝/涂覆复合改性方法，该方法以温和的接枝改性条件在聚偏氟乙烯膜表面生成接枝点，对膜的力学性能无影响；将亲水性单体聚合在膜表面形成亲水性接枝高分子链，该接枝高分子链在膜表面起到锚固作用；最终以多酚自聚沉积及其与亲水性接枝高分子链杂化复合作用在膜表面形成亲水性涂覆层。由于该涂覆层与膜之间存在接枝高分子链的锚固作用，使得其附着稳定，不易脱落，改性效果稳定。

技术领域

本发明涉及聚合物膜表面改性技术领域，具体涉及一种聚偏氟乙烯膜表面接枝/涂覆复合改性方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种线型半结晶型聚合物，具有机械性能优良、耐热、耐酸碱腐烛、耐冲击、不易降解、易成膜等特点，因而成为制备水处理分离膜的优选材料之一。然而由于其极低的表面能，与水无氢键作用，故具有极强的疏水性(Jing J,Fu L,Hashim N A,et al.Poly(vinylidene fluoride)(PVDF)membranes for fluid separation[J].Reactive&Functional Polymers,2014,86:134-153.)。在水处理过程中，PVDF的强疏水性会产生两个问题：一是为了使水通过膜孔，需要有较高的驱动压力。有实验表明，由于水表面张力的作用，平均孔径为0.2μm的PVDF微滤膜在0.1MPa的压差下水通量为0。二是膜容易吸附疏水性物质，如蛋白质、胶体粒子等导致膜孔堵塞，渗透通量下降，缩短膜的使用寿命(Liu F,Hashim N A,Liu Y,et al.Progress in the production and modification ofPVDF membranes[J].Fuel&Energy Abstracts,2011,375(1–2):1-27.)，从而制约了聚偏氟乙烯膜在水相分离体系中的应用。

对聚偏氟乙烯膜进行亲水改性是解决上述弊端，提高膜的水通量、降低膜污染、延长膜使用寿命的主要方法，因而具有重要的实际意义。目前，聚偏氟乙烯膜的亲水改性方法主要分为：物理改性、化学改性和低温等离子体改性。

物理改性最常用的方法是表面涂覆，薄的亲水性功能层通过涂覆沉积在膜表面，以达到增强PVDF膜表面亲水性的目的。Yanhui Xiang等采用溶液浸没的方法将多巴胺(DA)涂覆在了疏水的聚偏氟乙烯膜表面，DA经过一系列的氧化聚合反应形成的聚多巴胺(pDA)与PVDF表面形成了共价与非共价键，附着在了薄膜表面(Xiang Y H,Liu F,Xue L X.Underseawater superoleophobic PVDF membrane inspired by polydopamine for efficientoil/seawater separation[J].Journal of Membrane Science,2015,476:321-329.)。Zhenxing Wang等采用一步法将PVDF微孔膜放入多巴胺与四氧乙基硅烷混合的弱碱性溶液中进行浸泡涂覆改性(Wang Z X,Jiang X,Cheng X Q,Lau C H,Shao L.Mussel-inspiredhybrid coatings that transform membrane hydrophobicity into highhydrophilicity and underwater superoleophobicity for oil-in-water emulsionseparation[J].Applied Materials&Interfaces,2015,7(18):9534-9545.)。但是多巴胺价格昂贵，无法进行工业化，表面物理涂覆的涂层与PVDF膜表面缺少化学键，从而使持久性不佳。

低温等离子体改性近年来发展迅速，它是在膜表面引入含氧的亲水基团的一种改性方法。其优点为不改变聚偏氟乙烯膜的本体性能，缺点是亲水化效果不确定、保留时间短。