[发明专利]一种聚偏氟乙烯膜亲水改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜产品的改性技术，具体为一种旨在提高聚偏氟乙烯膜亲水性的方法，国际专利分类号拟为Int.Cl.C08J7/12(2006.01)I。

背景技术

聚偏氟乙烯是一种半结晶型聚合物。由于其C-F键长短，键能强(486kJ/mol)，故而耐热、耐腐蚀、耐辐射、并且强度高、韧性好，是制备膜的优选材料。然而，其强疏水性会导致两个问题：一是分离过程需要较大的驱动力；二是容易产生吸附污染，使膜通量和截留率两项主要分离指标下降，膜的使用寿命缩短，制约了其在生化制药、食品饮料和水体净化等水相体系中的应用。因此，聚偏氟乙烯膜的亲水化改性具有重要的实际意义。

制备亲水性高分子材料时，可以采用以下三种方法：(1).将具有亲水基团的小分子经过聚合反应得到亲水性高分子；(2).对不含有亲水基团的高聚物骨架进行亲水化反应，使高分子链悬挂上亲水基团；(3).对普通高分子材料进行物理改性，使其具有亲水性。比较常用的亲水改性方法有表面改性、共混、接枝、共聚和交联等。比较以上三种方法，第一种实现起来最为困难，因为它要经过复杂的有机合成反应和单体的聚合反应，逐步得到最终产物，其间可能还需要功能团的保护和解保护过程；第二种方法较第一种方法实现起来虽容易一些，但高分子的亲水化反应也存在着许多难以解决的技术问题，而且该方法得到的功能性材料存在着功能团分布不均匀、达不到理论含量的缺陷；而所述的第三种方法比前两种方法无论在研究上还是在工业应用上都较容易实现。

许多研究都表明，共混制膜是一种在现有材料基础上取长补短改善膜性能的简便方法。将一种聚合物与其它聚合物共混，可以综合均衡各聚合物组分的性能，取长补短，消除各单一聚合物组分性能上的弱点，而且，通过共混还可以改善聚合物的加工性能，对某些性能卓越但价格昂贵的工程塑料，在不影响使用要求条件下，通过共混可降低原材料成本。目前针对聚偏氟乙烯制备膜材料常用的共混体系有聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(参见S.P.Nunes，等，PVDF/PMMA共混超滤膜，膜科学杂志.73(1992)25)，聚偏氟乙烯/聚丙烯腈(参见于志辉等，聚偏氟乙烯/聚丙烯腈共混超滤膜的研究，膜科学与技术.20(2000)10)，聚偏氟乙烯/磺化聚砜(参见孙漓青等，聚偏氟乙烯做化聚砜共混相容性及超滤膜研究，膜科学与技术.21(2001)1)以及聚偏氟乙烯/聚醋酸乙烯酯(参见F.M.Ksei等，制备多孔膜的方法.US Patent4,772,440，1998)等。上述技术文献只单纯从亲水角度讨论对膜性能的作用，而忽略了界面孔结构对膜性能的影响。

聚乙烯醇是一种良好的亲水性聚合物，将其作为共混组分，用于改善聚偏氟乙烯膜的界面孔结构，并与亲水改性结合研究的报道，迄今尚未见到。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种聚偏氟乙烯膜亲水改性的方法，该方法采用湿法相转化法来制备聚偏氟乙烯/聚乙烯醇二元共混膜，可有效地提高聚偏氟乙烯膜的亲水性，同时利用聚合物共混界面相分离原理丰富了膜的孔结构，并具有工艺简单，对设备条件无特殊要求，成本较低，便于工业化应用的特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种聚偏氟乙烯膜亲水改性的方法，其工艺如下：

1.制备铸膜液：按下述质量浓度配方制备共混液：

聚偏氟乙烯    10-18％；

聚乙烯醇      2-10％；

二甲基亚砜    80％，

将所述共混液置于98℃水浴中，搅拌6小时后，静置脱泡，即得到均匀铸膜液；

2.制备膜：将所述铸膜液于室温下刮制平板膜或湿法纺制中空纤维膜后，立即浸入凝固浴中，保持24h固化成形；所述的凝固浴为水、质量浓度为20％的乙醇水溶液或5mol/L氯化钠水溶液中的一种；成形的膜用清水冲洗后，再浸泡在质量浓度为60％甘油水溶液中12h，取出于空气中自然干燥，即可制成亲水性良好的聚偏氟乙烯平板膜或中空纤维膜。

与现有技术相比，本发明方法首次将亲水改性与界面孔结构相结合，研究其对膜亲水性能的影响，不仅可有效地提高聚偏氟乙烯膜的亲水性，还利用界面相分离原理丰富了膜的孔结构，且工艺简单，对设备条件无特殊要求，成本较低，便于工业化应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述：

本发明设计一种聚偏氟乙烯膜亲水改性的方法(以下简称方法)，其工艺如下：

1.制备铸膜液：按下述质量浓度配方制备共混液：