[发明专利]一种超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法

说明书

本发明为一种超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法。该方法首先利用一步溶液浸泡法制得超疏水镁合金表面，该方法将金属板浸泡在氯化铁水溶液和脂肪酸的乙醇溶液组成的混合溶液中，通过浸泡液与镁发生反应，在镁板表面沉积一层表面能较低的长链脂肪酸盐沉积层，再以此金属板为制膜基底，采用水蒸汽诱导‑浸没凝胶法制膜，可使镁合金板表面的粗糙结构部分拓印到膜表面，并使镁板表面的低表面能物质转移并粘附在膜表面，由此可大幅提高膜表面疏水性，使之达到超疏水的效果。

技术领域

本发明涉及一种超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法，具体是一种以一步浸泡处理后的镁合金板为制膜基底，采用蒸汽诱导-浸没凝胶法制备超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的工艺方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)膜具有良好的耐化学腐蚀、耐氧化、抗酸碱等性能，又因其良好的机械强度而在膜分离领域有广泛应用。膜蒸馏、膜吸收等膜过程不仅需要膜表面有适当的孔径及孔径分布，还需要膜表面有较高的疏水性，因为一旦膜孔漏入水溶液，造成两相混合，膜将失去其作用。PVDF膜具有较低的表面能，因而是制备疏水膜的理想膜材料，但常规制备方法制备出的PVDF膜的疏水性仍比较低(水接触角通常在100°左右)，致使这些膜过程的运行时间短，工作效率低。模板辅助相分离法是制备高疏水性PVDF膜的有效途径，即使用微米级粗糙基底进行制膜，在浸入凝胶成膜时，膜底面不仅可适当复制基底的微米级结构，还可在相分离过程中生成更加微细的结构，如亚微米球晶、纳米级片晶等结构，这些微米-亚微米或微米-纳米复合结构增加了膜表面的粗糙程度，使膜的疏水性提高，其水接触角可由90°提高至130°左右。研究中所使用的模板有耐水砂纸、不锈钢丝网、无纺布等，使用这些模板用浸入凝胶法制备的PVDF膜，仍有较大不足，一方面，PVDF膜的疏水性仍有待提高，另一方面，模板的重复使用率低，不适合规模化制膜。也有在PVDF膜表面涂覆低表面能物质，如聚二甲基硅氧烷、氟硅烷等，以此来提高膜表面疏水性的方法，但此类方法工艺较复杂，制膜成本高，目前尚没有规模化工业应用。

发明内容

本发明提供了一种通过模板法制备超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的工艺方法。首先利用一步溶液浸泡法制得超疏水镁合金表面，本方法通过一步溶液浸泡法，将金属板浸泡在某些溶液中获得超疏水镁合金表面，通过浸泡液与镁发生反应，在镁板表面沉积一层表面能较低的长链有机酸盐沉积层，并构筑出非常稳定的微观粗糙结构。再以此金属板为制膜基底，采用水蒸汽诱导-浸没凝胶法制膜，可使镁合金板表面的粗糙结构部分拓印到膜表面，并使镁板表面的低表面能物质转移并粘附在膜表面，由此可大幅提高膜表面疏水性，使之达到超疏水的效果。

本发明的技术方案为：

一种超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属板用砂纸打磨后，依次用无水乙醇、去离子水超声清洗，然后烘干；

(2)配制等体积的0.2mol/L～0.4mol/L的氯化铁水溶液、0.1mol/L～0.2mol/L的脂肪酸的乙醇溶液，将氯化铁水溶液逐滴加入到脂肪酸的乙醇溶液中，搅拌后得到混合溶液，再把步骤(1)中得到金属板放入混合溶液中，在50℃～70℃下反应3～5小时；

(3)待反应结束后，将金属板从浸泡液中取出，清水冲洗后在60℃下干燥1～2小时；

(4)配置铸膜液：聚偏氟乙烯的质量含量为12.5％，正辛醇质量含量为6％-10％，其余为溶剂,铸膜液需静置熟化2～3天；

(5)将铸膜液刮制在步骤(3)所得金属板上，铸膜液厚0.2mm～0.3mm，在温度为15℃～20℃，相对湿度为90％以上的湿空气中放置4～6min，再将其浸入30℃～40℃的去离子水中1～2小时，凝胶成膜后从金属板上取下；

(6)将制得的膜置于去离子水中浸泡2～3天，其中，每日换3～5次水，然后用无水乙醇浸泡24小时后，于阴凉干燥处凉干，即可得到超疏水聚偏氟乙烯微孔膜。