[发明专利]高性能聚偏氟乙烯中孔纤维膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种共混型聚偏氟乙烯中孔纤维膜及其制备方法，所谓共混型是指用聚甲基丙烯酸甲酯，改性聚醚硅油共混改性聚偏氟乙烯中孔纤维膜。

背景技术

目前，随着水资源污染和短缺问题的日益严重，人们对水的循环利用，深度处理的要求越来越高。膜法水处理技术以其高效率、低成本、环保、常温操作及无化学变化等特点，在气液及液液等分离领域得到了广泛的应用。膜技术被称为“21世纪的水处理技术”，它被公认为是20世纪到21世纪中期最有发展前景的技术之一。膜分离技术作为一种新型的分离技术，既能对废水进行有效净化，又能回收一些有用物质，同时具有节能、无相变、设备简单、操作方便等特点，因此在废水处理中得到了广泛应用，并显示出广阔的发展前景^[1]。

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性聚合物，玻璃化温度-39℃，结晶熔点约170℃，热分解温度在316℃以上，机械性能优良，具有良好的耐冲击性、耐磨性、耐候性和化学稳定性.在室温下PVDF不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定，在盐酸、硝酸、硫酸和稀、浓(40％)碱液中以及高达100℃温度下，其性能基本不变，并且耐γ射线、紫外线辐射^[2]。正因为PVDF具有的这些特点，使其被广泛用于膜生物反应器处理市政、生活污水、自来水厂的提标改造、海水淡化前处理等领域。存在的突出问题就是膜污染导致分离性能下降，主要原因由于PVDF疏水膜表面与水无氢键作用，当疏水溶质靠近膜表面时，排开水是疏水表面脱水过程，熵增，易进行。其强疏水性会产生两个问题：一是为使水通过膜孔，要有高的驱动压力；另一是膜容易受到蛋白质的吸附污染而致膜通量下降较快^[3]。因此如何提高PVDF的永久亲水抗污染性，得到亲水性的PVDF干膜是研究的热点。

为解决以上问题，国内外进行了一系列的研究。目前对PVDF的亲水改性的方法主要有表面涂覆改性，表面化学改性，物理共混改性(包括与无机纳米粒子共混以及与亲水性聚合物的共混改性)，化学共聚改性等。在众多方法中，与亲水性聚合物的共混改性制得偏聚氟乙烯分离膜，既可以对现有的膜材料进行优化组合，从而得到性能更为优良的新型材料，又可以借此来调节、控制膜的结构，使膜的分离性能得到进一步改善。共混改性法是用来改善材料性能，使其适应各种用途的最简单有效的方法。通过共混制得的膜既具备疏水材料PVDF耐高温、良好的机械与化学稳定性等特点，又具备第二组分的亲水特性，膜的综合性能优异^[4，5]。

本发明采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和改性聚醚硅油对聚偏氟乙烯进行共混改性。这两种聚合物均为亲水性聚合物，其中PVDF/PMMA体系具有完全相容性[6]。通过调整各组分的比例，可得到亲水性好，抗污染能力强的聚偏氟乙烯中孔纤维膜。

[1].湛含辉，罗娟.聚偏氟乙烯膜亲水性改性的研究进展[J].湖南工业大学学报，2011，25(3)：31-36.

[2].武利顺，孙俊芬，王庆瑞.聚偏氟乙烯膜研究进展[J].膜科学与技术，2004，24(5)：63-67.

[3].陈炜，朱宝库，徐又一，徐志康.聚偏氟乙烯微孔膜的改性和应用研究进展[J].功能材料，2003，34(1)：13-16.

[4].吕立盈，李东亮.聚偏氟乙烯膜的改性研究进展[J].化学研究，2007，18(1)：103-107.

[5].邸玉静，赵劲彤，盛晓颖，张学俊.聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究进展[J].上海化工，2009，34(11)：24-27.

[6].王庐岩，钱英，刘淑秀，叶晓.聚偏氟乙烯分离膜改性研究进展[J].膜科学与技术，2002，22(5)：52-57.

发明内容

本发明是为了解决上述的亲水性不足，抗污染能力差的问题而提供的一种共混改性聚偏氟乙烯(PVDF)中孔纤维膜及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种共混型聚偏氟乙烯(PVDF)中孔纤维膜，其组分和含量为：

聚偏氟乙烯            22％-49％，

聚甲基丙烯酸甲酯       5％-20％，

改性聚醚硅油          15％-40％，

溶剂                  20％-35％，

添加剂                10％-20％。

所述百分数均为质量含量。其中：