[发明专利]一种疏水多孔复合膜及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种疏水多孔复合膜及其制备方法与应用。

背景技术

在一个典型的膜分离过程中，存在着两个截然不同的要求，既要求有高的渗透性，又要求有高的选择性。对于单一聚合物膜，要同时具备上述两个要求较为困难。虽然理论上说用于制膜的高分子材料相当广泛，但真正用于分离膜的高分子材料却十分有限，这里除了加工方面的原因以外，其主要的原因是针对一个具体的分离体系，需要特定性质的膜材料。例如分离含水体系的膜材料要求有适当的亲水/憎水平衡，以得到高的渗透性和选择性。这对膜材料的选择提出了严格的要求。为了解决这一问题，人们在利用已知结构的膜材料的同时，还必须将注意力转到膜材料的选择及改性膜材料方面，以期通过膜材料改性来控制膜与渗透物间的亲和性，从而达到渗透性与选择性的统一。

在锂电池应用中，疏水膜在电解液中的浸润度不足，隔膜吸液率低，造成电池效率较低。所以对疏水膜进行亲水改性应用到锂电池隔膜中，可以改善隔膜的亲液性，提高电池性能。

根据膜材料的亲疏水性，膜可分为疏水性膜和亲水性膜。疏水膜根据制膜材料的不同可分为不同类型，各自的种类有相应的特点。工业上应用较多的疏水膜主要有：聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚乙烯(PE)和聚醚砜(PES)等。亲水的膜材料主要有聚甲基丙烯酸甲酯(PHEMA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯腈(PAN)等带有大量亲水基团的高分子材料。

目前对疏水膜进行亲水改性的方法有表面涂覆亲水性聚合物法，CN1153867C公开了一种均匀地涂布了亲水性聚合物材料的疏水聚合物构成涂层多孔基底，但是亲水性聚合物与疏水性聚合物相互作用力不理想，使用过程中亲水性聚合物很容易脱落。

表面接枝亲水性聚合物法，CN100366666C公开了一种对聚偏氟乙烯膜进行亲水改性的方法，该方法把共混和表面接枝技术相结合，先将PVDF同另一光敏性聚合物制成微孔膜或致密膜，然后采用表面接枝方法在共混膜表面接枝亲水性单体，但其工艺复杂，接枝反应条件苛刻。

与亲水性聚合物共混法，CN101773789A公开了一种亲水膜材料的制备方法，由无定形高分子和亲水性高分子配制成均一溶液以后成膜，两种高分子互相缠绕，但是没有发生交联，膜材料可能会发生相分离，且亲水性聚合物用量较大。

表面活性剂处理法，JP63-277251公开了一种疏水多孔膜的改性方法，用表面活性剂涂布于多孔的疏水的聚砜基膜表面，改善其亲水性；但是时效性不长，表面活性剂容易剥落。

湿态保存法，为了避免膜完全干燥，保持膜的活性，对膜进行湿态保存也是保持膜的亲水性的方法，但是湿态膜一旦干燥，会由于脱水产生收缩变形现象，使膜孔大幅度缩小，或使膜结构遭到破坏，同时使膜的质地变脆。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种经过亲水改性的疏水多孔复合膜。

本发明的另一目的在于提供上述疏水多孔复合膜的制备方法，该方法是以疏水多孔膜为基底，以物理方法跟同时含有可紫外光交联基团和亲水性基团的共聚物复合得到表面为亲水基团的疏水复合膜材料。

本发明的再一目的在于提供上述疏水多孔复合膜的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种疏水多孔复合膜，其基底为疏水多孔膜，疏水多孔膜的表面复合一层共聚物；

所述疏水多孔膜的孔径为0.1～1μm，厚度为10～100μm，孔隙率为20～65％；

所述疏水多孔膜的材质为聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)或聚砜(PSF)中的一种；

所述的共聚物为含有可紫外光交联的基团和亲水性基团的无规或嵌段共聚物，其疏水端(即可紫外光交联的基团)为聚甲基丙烯酸-2-肉桂酸乙基酯(PCEMA)或聚丙烯酸-2-肉桂酸乙基酯(PCEA)，亲水端(即亲水性基团)为聚甲基丙烯酸甲酯(PHEMA)、聚丙烯酸甲酯(PHEA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯腈(PAN)或聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)中的一种；其中可紫外光交联基团与亲水性基团的摩尔比为0.2～8∶1；