[发明专利]具有高度疏水性能的改性CNTs/PVDF/PDMS复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高度疏水性能的改性CNTs/PVDF/PDMS复合膜及其制备方法，复合膜包括PVDF、PDMS和修饰CNTs，PVDF和PDMS相互缠绕，修饰CNTs分散在PVDF和PDMS之间或附着在PVDF或PDMS上，修饰CNTs上接枝有硅元素。制备方法具体为：(1)取碳纳米管进行酸化处理，得到预处理的碳纳米管；(2)取SOCl₂和预处理的碳纳米管进行反应，得到改性分散液A，经干燥后得到中间产物Ⅰ；(3)取中间产物Ⅰ分散在连接剂中进行反应，得到改性分散液B，经过滤和干燥后得到中间产物Ⅱ；(4)取中间产物Ⅱ和含硅试剂进行反应，经过滤和干燥后得到接枝有硅元素的修饰CNTs；(5)取含有PVDF的溶液、含有PDMS的溶液和修饰CNTs共混得到铸膜液，之后成膜。与现有技术相比，本发明制备的复合膜具有良好的疏水性能。

技术领域

本发明属于膜领域，具体涉及一种具有高度疏水性能的改性CNTs/PVDF/PDMS复合膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是一种新型分离技术，是最近几十年发展起来的技术。膜分离技术的特点是操作简单，效率高效且污染小，因此具有广阔的应用前景和较好的经济效益。

碳纳米管作为新型一维材料，因其优异的力学性能而受到广泛的关注。在军事、工业发展和社会医疗等不同领域具有潜在的应用价值和经济价值。但是由于碳纳米管材料在应用当中会处于许多条件复杂的环境中，因此对其的利用有了进一步的要求，更要根据不同的应用环境加以变化使其符合发展。碳纳米管膜虽然已经有所运用，但却存在易污染等问题，这样增加了后处理的步骤，不仅降低了膜的使用寿命，更是对环境产生一定的污染。因此寻找一种减低膜污染的方法具有重要研究意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有高度疏水性能的改性CNTs/PVDF/PDMS复合膜及其制备方法，所制备的复合膜具有良好的疏水性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有高度疏水性能的改性CNTs/PVDF/PDMS复合膜，所述复合膜包括PVDF、PDMS和修饰CNTs，所述PVDF和PDMS相互缠绕，所述修饰CNTs分散在PVDF和PDMS之间或附着在PVDF或PDMS上，，所述修饰CNTs上接枝有硅元素。该复合膜在制备方法上采用相转化法，将聚偏氟乙烯(PVDF)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行共混，实现两种分子的缠绕，之后加入的碳纳米管会附着在两种分子上以及分散在分子之间。而接枝有硅元素的修饰碳纳米管可以起到两方面的作用：一是可以增加膜的机械性能，二是可以提高复合膜的疏水性能。

一种如上述所述的改性CNTs/PVDF/PDMS复合膜的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：

(1)取碳纳米管进行酸化处理，得到预处理的碳纳米管；

(2)取SOCl₂和步骤(1)得到的预处理的碳纳米管进行反应，得到改性分散液A，经干燥后得到中间产物Ⅰ，其中SOCl₂与预处理碳纳米管上的官能团发生酰氯反应，降低了预处理碳纳米管的活化能，使得后续反应更容易进行；

(3)取步骤(2)得到的中间产物Ⅰ分散在连接剂中进行反应，得到改性分散液B，经过滤和干燥后得到中间产物Ⅱ；

(4)取步骤(3)得到的中间产物Ⅱ和含硅试剂进行取代反应，经过滤和干燥后得到接枝有硅元素的修饰CNTs，含硅试剂作为连接物，该反应式如下所示(以kh-550为例)；

(5)取含有PVDF的溶液、含有PDMS的溶液和步骤(4)得到的修饰CNTs共混得到铸膜液，之后成膜，即得到改性CNTs/PVDF/PDMS复合膜。

步骤(1)中，碳纳米管的管径为1.5-2.5nm，优选为2nm。