[发明专利]一种制备亲水改性聚偏氟乙烯膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物改性领域，具体涉及一种制备亲水改性聚偏氟乙烯膜的方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是含氟塑料中产量名列第二位的大产品，全球年产能超过5.3万吨。

化学结构中以氟-碳化合键结合，这种具有短键性质的结构与氢离子形成最稳定最牢固的结合，因而氟碳涂料具有特异的物理化学性能。

但是由于PVDF膜为疏水膜，疏水的本质使聚偏氟乙烯膜易被污染，膜污染严重限制了聚偏氟乙烯膜在许多方面的应用，比如在超滤、微滤等领域的应用。

对膜操作和使用环境进行优化，或对膜进行功能化改性，都是控制PVDF膜污染的有效途径。据证实膜表面改性是一种简易可行的方法。无机有机复合材料在PVDF膜表面功能化改性的应用越来越广泛，比如现有技术中有采用无机二氧化钛改性，以使其具有优良的亲水性和亲水改性，然而简单的共混和表面固载不仅使其在膜中团聚，而且在实际应用中易脱离，大大降低膜的使用寿命，限制了二氧化钛改性膜的实际应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备亲水改性聚偏氟乙烯膜的方法，其能够克服现有技术中聚偏氟乙烯膜用于污水处理等领域时容易被污染的缺陷，工艺简单，易于操作，不需要昂贵的仪器，易于推广，制备的亲水改性聚偏氟乙烯膜具有良好的清洁性和亲水改性，在污水处理、生物化工等领域具有潜在的广泛应用价值。

为了达到上述发明目的及其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种制备亲水改性聚偏氟乙烯膜的方法，包括如下步骤：

1)含有引发剂的聚偏氟乙烯膜的制备：将聚偏氟乙烯粉末和成孔剂溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配成10～20wt％的聚偏氟乙烯溶液，制膜，将膜浸入到含引发剂的丙酮溶液中，取出烘干即获得含有引发剂的聚偏氟乙烯膜；

2)KH570接枝聚偏氟乙烯膜的制备：含有引发剂的聚偏氟乙烯膜与含有KH570的有机溶液中进行接枝反应得到KH570接枝的偏氟乙烯膜；所述KH570是指γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

3)亲水改性聚偏氟乙烯膜的制备：将KH570接枝的偏氟乙烯膜浸入到二氧化钛水溶液中进行反应，反应结束后洗涤烘干即得到二氧化钛/KH570接枝的亲水改性聚偏氟乙烯膜。

本发明中所述KH570是指γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

优选地，步骤1)中所述成孔剂为选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和KCl中的一种或多种，且所述聚偏氟乙烯粉末与所述成孔剂的质量比为13～15:1～4。

更优选地，步骤1)中所述成孔剂为选自聚乙烯吡咯烷酮。

更优选地，所述聚偏氟乙烯粉末与所述成孔剂的质量比为14:3。

优选地，步骤1)中在50～65℃下配成10～20wt％的聚偏氟乙烯溶液。

优选地，步骤1)中在60～65℃下配成10～20wt％的聚偏氟乙烯溶液。

优选地，步骤1)中的引发剂为偶氮二异丁腈或者过氧化二苯甲酰。

更优选地，步骤1)中的引发剂为偶氮二异丁腈。

本发明中采用刮膜方法制膜。

优选地，步骤1)中引发剂的添加量为所述聚偏氟乙烯溶液的10～15wt％。

优选地，以有机溶液的总体积为基准计，步骤2)中KH570的浓度为0.1～1g/ml。

优选地，步骤2)中，KH570与所述含有引发剂的聚偏氟乙烯膜之间的质量比为1:10～20。

优选地，步骤2)的反应中反应体系排出空气。

优选地，步骤2)中的反应时间为1～12h。

优选地，步骤2)中的反应时间为1～3h。

优选地，步骤2)中反应温度为50～70℃。

优选地，步骤2)中反应温度为65～70℃。

优选地，步骤3)中，以二氧化钛水溶液的总质量为基准计，所述二氧化钛的浓度为0.01～0.5g/ml。

更优选地，步骤3)中，以二氧化钛水溶液的总质量为基准计，所述二氧化钛的浓度为0.3g/ml。

优选地，步骤3)中，反应时间为2～10小时。

优选地，二氧化钛水溶液的pH为2～5。

更优选地，二氧化钛水溶液的pH为4。