[发明专利]一种超亲水聚合物微孔膜及其制造方法

说明书

本发明涉及一种超亲水聚合物微孔膜，所述超亲水聚合物微孔膜包括聚合物微孔膜以及附于聚合物微孔膜的表面的亲水涂层，所述亲水涂层为包括亲水改性无机纳米粒子的交联层，所述亲水改性无机纳米粒子为通过以亲水性基团封端的多烷氧基硅烷对无机纳米粒子进行亲水改性得到。本发明还涉及一种超亲水聚合物微孔膜的制备方法。

技术领域

本发明涉及膜表面改性领域，尤其涉及一种超亲水聚合物微孔膜及其制备方法。

背景技术

目前油/水分离技术在科学研究、环境保护、社会生活等方面具有重要的应用价值。膜材料由于其具有高效、高通量、可连续化分离操作和低成本的优点而应用于各种油水混合物及其稳定乳液的分离。其中在水多油少或水中分离微量油的应用中，一般选择具有超亲水特性膜材料。

在超亲水性膜材料的制备研究中，首先出现的是超亲水网膜材料。如文献(Langmuir,2014,30(39)，11761)通过将不锈钢网浸涂聚二烯丙基二甲基氯化铵、二氧化硅纳米粒子及全氟辛酸纳的混合溶液，制备了超亲水疏油的不锈钢网膜，可在重力驱动下完成油水分离。文献(ACS applied materialsinterfaces,2014,6(16)，13324)公开了通过在不锈钢网膜表面修饰多巴胺和聚丙烯酸制备的超亲水性网膜。但此类网膜材料一般只适合于油水自由混合物的分离，对乳化的油水混合物分离，尤其是对经表面活性剂稳定的油水乳液(粒径在20μm以下)难以实现分离。

后来，纯聚合物基底的超亲水膜及其改性技术开始发现发展。如文献(Journal ofMaterials Chemistry A,2013,1(18)，5758.)公开了由自由基聚合聚合方式制备的PMAPMS接枝改性PVDF膜，其静态水接触角为10°，对油水分离效率可达99％。文献(Journal ofMaterials Chemistry A,2014,2(26)，10137)则通过表面紫外原位交联方法制备了超亲水特性的聚丙烯晴/聚乙二醇纳滤膜，经分离后，水中油残留量小于26ppm。但是由于这类聚合物材料自身柔软性，因而易导致在膜材料表面构建的多级微纳结构受到外在物理或化学作用的破坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可解决现有的至少一个技术问题的超亲水聚合物微孔膜及其制备方法。

本发明提供一种超亲水聚合物微孔膜，所述超亲水聚合物微孔膜包括聚合物微孔膜以及附于聚合物微孔膜的表面的亲水涂层，所述亲水涂层为包括亲水改性无机纳米粒子的交联层，所述亲水改性无机纳米粒子为通过以亲水性基团封端的多烷氧基硅烷对无机纳米粒子进行亲水改性得到。

优选的，所述亲水涂层的厚度为0.5微米～20微米，所述超亲水聚合物微孔膜的表面的接触角大于150度。

优选的，所述亲水涂层中所述亲水改性无机纳米粒子的质量百分数为50％～95％。

优选的，所述以亲水性基团封端的多烷氧基硅烷中的多烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、全氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟葵基三乙氧基硅烷中的至少一种，所述以亲水性基团封端的多烷氧基硅烷中的亲水性基团为烷基、苯基、烯烃基、全氟烷基、多氟烷基中的至少一种。

优选的，所述无机纳米粒子为纳米氧化锌、纳米氧化镁、纳米钙钛矿、纳米蒙脱土、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米级分子筛的至少一种，所述无机纳米粒子的粒径为5纳米～150纳米。

优选的，所述聚合物微孔膜的材料为聚偏氟乙烯、聚乳酸、聚砜、聚醚砜、聚乳酸、聚丙烯晴、醋酸纤维素、聚丙烯的至少一种，所述聚合物微孔膜的表面包括多尺度微纳结构。

本发明还提供一种上述超亲水聚合物微孔膜的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将以亲水性基团封端的多烷氧基硅烷溶于一有机溶剂得到混合物；