[发明专利]具有疏油性质的分离膜及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有疏油性质的分离膜，通过浸泡或喷涂方法在多孔基膜表面修饰富含全氟烷基化合物涂层。可用于空气过滤、膜蒸馏脱盐、油水分离等气体和液体处理领域。

背景技术

疏油表面一般指与油的接触角大于90°，油滴不能在疏油表面稳定的停留，很容易从表面上滚落不留任何痕迹。疏油表面在防污、防腐、液体运输等领域具有广泛的应用前景。制备超疏油表面，通常有两种方法：一是在表面粗糙结构上修饰具有极低表面自由能的全氟化合物;二是直接在含氟的材料表面设计粗糙结构。专利CN200910009954.8、CN201210435983.2、CN201310309217.6、和CN201310224027.4等报道了疏油改性分离膜的制备方法，用于生成疏油表面的方法都组合了至少两个步骤，包括表面涂层法及复杂的表面光刻法的组合、以氟代烃等离子体沉积等。专利CN101630324A通过精加工在材料表面形成相互交错的横纵微细条纹，从而构建疏油表面。所述疏油表面构建步骤复杂，工艺条件较苛刻，无法大规模推广。因此研发出一种制备方法简单、成本低、适用于多种基体表面的疏油改性方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有疏油性质的分离膜，通过浸泡或喷涂方法在多孔基膜表面修饰富含全氟烷基化合物涂层。该制备方法工艺简单，适于工业化生产；应用本发明提供的疏油分离膜进行空气净化和膜过滤，可提高膜的抗污染效果。

本发明提供如下的技术方案：

一种具有疏油性质的分离膜，其特征在于，

(a)具有多孔结构的基膜。

(b)在基膜单面或双面沉积有富含全氟烷基化合物涂层。

(c)所述的全氟烷基化合物涂层根据AATCC118测试方法测量的至少为6的抗油和污染剂能力。

其中，所述的具有疏油性质的分离膜，其特征在于，氟烷基涂层厚度0.1纳米-10纳米。

其中，所述的具有疏油性质的分离膜，其特征在于，含有全氟烷基化合物涂层表面用X射线光电子能谱分析（XPS）分析其氟元素含量为30-80%，且氟元素含量不随分离膜使用时间而变化。

其中，所述的具有疏油性质的分离膜，其特征在于：全氟烷基化合物涂层是通过将多孔基膜单面或双面一次或多次浸泡在富含氟烷基化合物的溶液中，或将富含全氟烷基化合物的溶液一次或多次喷涂在多孔基膜单面或双面而形成；通过固化处理可提升多孔基膜的疏油性，对油接触角提升显著。

其中，所述的全氟烷基化合物涂层，其特征在于：所述的一次或多次浸泡或喷涂，包括1-100次，浸泡或喷涂时间为1秒-60min。固化处理处理温度为20-200^oC，固化处理时间为1秒-20小时。

其中，所述的具有疏油性质的分离膜，其特征在于：多孔基膜基材选自但不限于高分子、无机陶瓷、玻璃纤维或金属多孔网等，其中基膜表面孔直径为1纳米-100微米。

其中，所述的多孔基膜基材，其特征在于：所述高分子膜材料选自但不限于聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚砜、聚醚、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚偏氟乙烯（PVDF）、偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚砜，聚醚砜，聚丙烯腈、纤维素聚合物中的一种或几种；氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅陶瓷膜、玻璃纤维膜及金属和金属氧化物的多孔网及多孔烧结板。

其中，所述的富含全氟烷基化合物，其特征在于：其分子骨架链或支链中富含全氟烷基（C_nF_2n+1,n≥3）的化合物，包括但不限于S-三嗪类、酰胺类、芳香多羧酸类、乙烯亚胺类、氟硅聚合物类、聚丙稀酸酯类、聚氨酯类等。

其中，所述的富含全氟烷基化合物溶液，其特征在于：全氟烷基化合物浓度为0.01-10wt.%,常用的溶剂为能够溶解全氟烷基化合物，但不破坏多孔基膜的有机溶剂，包括但不限于醇类、烷烃类溶剂、酯类、DMF、DMSO、DMAC等。常用的有乙醇、异丙醇、正丁醇、异戊醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸正丁酯、正己烷等中的一种或几种。

其中，所述的具有疏油性质的分离膜，其特征在于，可应用空气过滤、膜蒸馏脱盐、油水分离等气体和液体处理领域。

具体实施方式

下面的实施案例中将对本发明作进一步的阐述，但本发明不限于此。

实施案例1-2