[发明专利]两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜及制备方法

权利要求书

1.两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法，其特征在于：先合成一种可进行点击化学反应和引发叠氮反应的大分子引发剂，通过点击化学反应，将可点击大分子引发剂接枝到单壁碳纳米管表面，选择合适的亲水改性剂单体，制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管；将制备得到的点击化学合成的两亲性聚合物刷碳纳米管与PVDF按照一定比例，进行共混挤出流延，通过调节双拉工艺，控制双拉温度和速度,调节微孔膜膜的孔径大小；在制备得到的微孔膜上再复合涂覆一层具有纳米级孔径的超薄薄层，制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜，具体步骤如下：

(1)碳纳米管表面叠氮处理：将NaN₃与乙腈在0℃条件下机械搅拌，直至溶液呈现乳白色，缓慢滴加ICl，在0℃条件下反应20～30min，过滤得到IN₃溶液；取单臂碳纳米管分散在IN₃溶液，室温下搅拌均匀后，采用PTFE微孔膜进行过滤，得到的固体用去离子水和甲醇洗涤、真空干燥，得到叠氮单臂碳纳米管；

(2)两亲性聚合物的制备：

(a)将十二硫醇、丙酮、四丁基溴化铵三者在氮气条件下，机械搅拌均匀；缓慢滴加NaOH溶液1，继续搅拌15～20min后，再缓慢滴加CS₂和丙酮的混合溶液，搅拌均匀后，滴加氯仿与NaOH溶液2，室温下机械搅拌反应11-13h，反应结束后，滴加HCl和去离子水，继续反应30～50min，减压蒸馏得到产物1；

(b)取上述制备得到的产物1、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC-HCl)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、以及经过干燥处理的CH₂Cl₂，在0℃条件下搅拌均匀，缓慢滴加丙炔醇，反应15～20min后在室温条件下反应23-25h，产物用去离子水洗涤至中性，得到产物2；

(c)选择单体，产物2、引发剂以及苯甲醚在氮气条件下，反应温度70～80℃，反应时间40～60min，得到亲水性聚合物；

(3)点击化学合成两亲性聚合物刷碳纳米管材料：将步骤(1)制备得到的叠氮单臂碳纳米管和步骤(2)制备得到的亲水性聚合物的混合物溶解在的二甲基甲酰胺溶液中，超声分散后在氮气条件下反应24h后，置于空气中继续反应30min，离心得到两亲性聚合物刷碳纳米管材料；

(4)将制备得到的两亲性聚合物刷碳纳米管材料与PVDF进行共混挤出，加工温度在200℃～220℃，造粒；将造好的粒子，经流延机流延成膜，双向拉伸成膜，纵向和横向1.5～2倍拉伸，控制微孔膜的孔径大小；在140～150℃温度下进行热定型，使得取向的膜结构固定，冷却成膜；

(5)在制备得到的微孔膜上再复合涂覆一层具有纳米级孔径的超薄薄层，将制备得到的两亲性聚合物刷碳纳米管材料与PVDF共混物粒子配成一定浓度的溶液，涂覆在制备得到的微孔膜上，使其深入到基膜微孔中，形成具有大分子网状结构的表层，制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜；

步骤(5)中，其中所采用的溶剂主要包括NMP，DMAc，TEF，DMSO，MEK，THF，DMC，共混物粒子浓度在1～15g/mol；共混物为两亲性聚合物刷碳纳米管材料与PVDF的共混物，其中两亲性聚合物刷碳纳米管材料5～10份，PVDF 90～95份，PVDF选择的牌号与步骤(4)相同。

2.如权利要求1所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，NaN₃与乙腈的质量体积比为：1-2g：100-200ml；ICl与NaN₃的质量比为：1-2:2-4；单臂碳纳米管与IN₃溶液的质量体积比为：25-50mg：10-15ml；PTFE微孔膜的孔径为0.45～0.5μm；室温下搅拌的时间为30～50min。