[发明专利]一种聚偏氟乙烯膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜及其制备方法，属于膜技术领域，具体为一种旨在提高聚偏氟乙烯膜使用性能的聚偏氟乙烯膜及其制备方法。 

背景技术

膜分离技术是一种新型高效的分离技术，其分离过程具有能耗低、分离性能好、无二次污染等优点，目前已在化工、能源、医药、食品、环保、水处理等领域得到广泛的应用，成为解决人类面临的能源、环境、水资源等重大问题的共性支撑技术之一，被认为是21世纪最具有发展前途的高新技术之一。性能优良的分离膜材料是膜分离技术的核心，同时也是膜分离技术发展的研究重点。目前，分离膜材料多为高分子聚合物，主要有改性纤维类、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯、含氟聚合物等。在众多的高分子聚合物分离膜材料中，聚偏氟乙烯（简称PVDF）是一种易结晶性聚合物，C-F键长短，键能高，具有良好的机械性能、化学稳定性、热稳定性、耐紫外、耐气候老化和抗微生物侵蚀等性能，因此，它是公认的优良的膜材料，已被广泛应用于膜法水资源化技术中。 

同时，PVDF最突出的特点是表面能低，具有极强的疏水性，导致膜的亲水性、抗污染性和生物相容性较差。在运行过程中不可避免的会导致以下问题：一是表面能低，可润湿性很差，使得分离过程需要较大的驱动力；二是在分离油/水体系时，污染物易在膜表面和膜孔内吸附，使得膜通量随运行时间的延长而下降，导致分离膜性能下降，降低了膜的使用寿命，增加了操作费用。此外，一般的PVDF膜的水通量和机械强度不能同时提高，膜的机械强度不高，导致膜在使用过程中易破裂。因此，制约了其在膜分离领域许多方面的应用。 

为了提高PVDF膜的使用性能，要对其进行亲水改性，共混改性是目前对PVDF膜亲水改性最常用的方法。PVDF膜的有机共混改性已经报导的有十几种之多，例如中国专利CN101264428A，中国专利CN102512988A，中国专利CN102836645A和中国专利CN101485961A等；无机共混改性物主要有SiO₂、TiO₂、LiClO₄、Al₂O₃等，例如中国专利CN101905123A，中国专利CN101698141A和美国专利US6024872等。虽然在一定程度上提高了PVDF膜的亲水性和抗污染性，但未解决PVDF中空纤维膜机械强度差的问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种亲水性能优良、高纯水通量、高机械强度的聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，以克服污染物易在膜表面和膜孔内吸附以及解决膜水通量和机械强度不能同时提高的问题。 

本发明解决所述技术问题的技术方案为： 

提供一种聚偏氟乙烯膜，其铸膜液按重量百分比组成如下：

1、聚偏氟乙烯树脂：10—25%；

2、硅藻土：1-4%；

3、两亲性共聚物：1-5%；

4、有机致孔剂：4-12%；

5、无机致孔剂：0.2-3%；

6、表面活性剂：0.1-3%；

7、溶剂：根据以上各组分的含量，补液至100%。

所述聚偏氟乙烯树脂的重均分子量为30万-80万。 

所述聚偏氟乙烯树脂重量百分比含量优选为15-20%。 

所述硅藻土具有纳米级的微孔结构。研究发现硅藻土具有多孔、耐酸、较均匀的粒径分布及孔径分布等性质，因此，在铸膜液中加入硅藻土，不仅可以提高膜丝的机械强度、稳定性、抗压缩性，而且还能改善膜的纯水通量。 

所述硅藻土的重量百分比含量优选为2-3%。 

所述两亲性共聚物为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯、聚醚改性硅油、聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯中的一种或几种。两亲性共聚物是同时含有亲水链段和疏水链段的嵌段共聚物，亲水链段在膜的制备过程中富集于膜的表面，可以显著提高膜的亲水性及纯水渗透性；而疏水链段的存在，使两亲性共聚物和聚偏氟乙烯具有良好的相容性，保证了膜结构的稳定性和持久性。 

所述两亲性共聚物的重量百分比含量优选为2-4%。 

所述有机致孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚氧乙烯、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、甲基纤维素、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或几种，有机致孔剂能有效改善聚偏氟乙烯膜的微孔结构、孔隙率以及纯水通量等性能。 

所述有机致孔剂的重量百分比含量优选为6-12%。