[发明专利]利用氧化石墨烯和纳米二氧化硅制备强亲水PET膜的方法

说明书

本发明公开了一种利用氧化石墨烯和纳米二氧化硅制备强亲水PET膜的方法。步骤如下：(1)采用苯酚和1，1，2，2‑四氯乙烷共混溶液，加入PET颗粒，溶解得到PET铸膜液；(2)向PET铸膜液中添加利用改进Humers制得的氧化石墨烯，搅拌均匀得到共混液，将所得共混液放于真空烘箱中，直至溶剂挥发完全；(3)将所得的共混膜浸泡在氨基化改性纳米二氧化硅溶液中12h，然后用去离子水冲洗表面未附着的改性纳米二氧化硅，得到本发明的强亲水PET膜。本发明制备的PET膜，氧化石墨烯在PET膜中平均粒径可达到1.5um，具有良好的亲水性，具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种利用氧化石墨烯和纳米二氧化硅制备强亲水PET膜的方法。

背景技术

PET低廉的生产成本、优良的综合性能，已经被广泛应用于机械设备、生物医学、纺织加工、食品包装、信息产业、光学材料等广阔的领域。而随着这些领域的高速发展，对于高分子材料提出了更高的的要求，比如说高表面性能、高韧性、高强度、导电性、阻燃性以及绝缘性等。为更好的适应这种需求，人们开始了对PET性能的提高的研究。PET应用于污水处理的膜材料时，PET表面疏水性在实际应用时，疏水膜表面与水无氢键作用，疏水溶质接近膜表面是个增熵自发过程，膜表面容易吸附和沉积，使膜孔受阻造成膜污染，操作压力增大，加大污水处理成本。所以PET膜材料亲水改性很有必要。本发明具体是指在PET中添加一定量的氧化石墨烯，制得PET初步亲水膜，然后将初步亲水膜沉浸在一定浓度的氨基化改性的纳米二氧化硅的溶液中，制得强亲水膜的制备方法。该亲水膜在污水处理中具有高的抗污染能力。

PET亲水改性目的是在PET表面引入亲水基团，如羧基、羟基、氨基等氧化石墨烯作为石墨烯基材料的一类重要衍生物，虽然氧化过程使石墨烯的高度共轭结构得到破坏，但是氧化石墨烯仍保持着特殊的层状结构和表面性能。氧化石墨烯中具有羟基、环氧基、羧基和羰基等化学基团，这使得氧化石墨烯具有非常好的化学稳定性和非常强的亲水性，同时具有非常好的表面活性和润湿性能，从而容易分散于极性介质而形成非常稳定的溶胶。氧化石墨烯丰富的亲水基团是一种良好的PET共混材料。

纳米二氧化硅粒子的表面存在很多的悬空羟基，且具有不饱和性，因此具有很高的化学活性。纳米粒子单位表面积内高含量的羟基，对PET膜表面亲水改性具有很大的帮助。

利用PET低廉易得的优点，在其中共混氧化石墨烯，接枝纳米二氧化硅所得亲水性膜具有很大的应用潜力。

Shuai Liang等在《applied materials&interfaces》2013，5，6694-6703中使用PVDF(聚偏氟乙烯)材料中添加一定量的PVP(聚乙烯吡咯烷酮)成膜，然后在膜表面接枝纳米二氧化硅。

严六明等《一种基于石墨烯的新型防电磁辐射保护膜的制备方法》(申请号：201310218832.6，公开号：103319999A，申请人：上海大学，实质审查中)应用石墨烯在PET膜表面涂覆，制得电磁辐射保护膜。

目前对于PET膜表面亲水改性文献和专利并不多，多是采用PVDF膜表面改性的方法应用到PET膜表面的亲水改性上。目前亲水改性方法主要有涂覆法，共混法和接枝法。涂覆改性最大的问题就是涂覆物质与膜材料的结合的牢固程度不好。因为稳定性不好，涂覆改性并没有得到广泛的应用。共混改性法是最方便、快捷的膜材料改性方法，但是共混有机物质与PET共融物质有限，而且改性效果有限。当共混纳米粒子时，纳米粒子在PET中难以均匀分散，当添加纳米粒子达到一定量时，膜亲水效果就不再改变，改性效果有限。目前接枝法采用高能射线辐射，耗能较大，制备要求条件高。

发明内容

本发明提供了一种利用氧化石墨烯和纳米二氧化硅制备强亲水PET膜的方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明的利用氧化石墨烯和纳米二氧化硅制备强亲水PET膜的方法的步骤如下：