[发明专利]一种聚偏氟乙烯微孔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法，在凝固浴固化的过程中，在支撑层中的驱动剂的作用下，初生膜中的亲水聚合物会转移并趋于至所述初生膜并远离所述支撑层的表面分布，亲水聚合物发生自交联，而实现所述初生膜远离所述支撑层的表面具有超亲水性。因衬底具有粗糙的表面以及聚偏氟乙烯本身的结晶特性，使得所述初生膜的靠近所述支撑层的表面形成微纳结构而表现出超疏水性。本发明还提供一种聚偏氟乙烯微孔膜。

技术领域

本发明涉及聚合物微孔膜领域，尤其涉及一种聚偏氟乙烯微孔膜及其制备方法。

背景技术

润湿是聚合物分离膜一种常见的界面现象，也是膜的重要性能之一，通常用液体在膜表面的接触角来表征膜的疏水性及亲水性。

研究表明，膜表面的润湿性由膜表面的化学组成和微观结构共同决定。合适的微结构及表面自由能是形成聚合物分离膜超亲水或超疏水表面的前提条件。这类具有超亲水或超疏水性的膜材料在自清洁、微流体输送、膜蒸馏、油水分离及生物等领域有着广泛应用，这也对基础研究及实际应用有着重要的价值。

目前，聚合物分离膜超疏水或超亲水表面的制备工艺主要有表面化学改性、亲水或疏水性组分填充、模板法、溶胶-凝胶法、层层自组装法、气相沉积法、静电纺丝等。比如：有人通过自由基聚合方式将两性聚电解质接枝到聚偏氟乙烯膜表面，制备了超亲水的聚偏氟乙烯微孔膜，其油水分离率达到99.999％(请参考文献：Zhu Y,et al.Journal ofMaterials Chemistry A,2013,1:5758-5765)。有人通过气相沉积法在聚丙烯膜表面沉积一层多孔晶状聚丙烯层，制备了膜表面接触角达到169°(请参阅文献：Yang HC,et al.ACSapplied materialsinterfaces,2014,6:12566-12572)。中国发明申请(201310479920.1)公开了通过模版法制备超疏水的聚偏氟乙烯微孔膜。中国发明申请(201210071031.7)公开了通过静电纺丝制备超亲水或超疏水的纳米纤维复合膜。然而，以上均是制备功能单一的超亲或超疏水性聚合物分离膜，鲜有在同一基体上同时实现超亲水/超疏水的相关报导。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种同时具有超亲水性及超疏水性的聚偏氟乙烯微孔膜及其制备方法。

本发明提供一种聚偏氟乙烯微孔膜，所述聚偏氟乙烯微孔膜的材料包括聚偏氟乙烯以及亲水聚合物，所述聚偏氟乙烯微孔膜包括相对的第一表面以及第二表面，其中所述第一表面为超亲水表面，所述第二表面为超疏水表面，所述亲水聚合物趋于所述聚偏氟乙烯微孔膜的第一表面分布而远离第二表面，所述亲水聚合物自交联并分布于聚偏氟乙烯的分子链之间，所述第二表面包括多个微纳结构。

本发明还提供一种聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将聚偏氟乙烯溶于一有机溶剂，得到聚偏氟乙烯溶液；

(2)提供一反应性单体溶液，并在保护气氛下，将反应性单体溶液加入聚偏氟乙烯溶液进行聚合反应而形成亲水聚合物，其中所述反应性单体溶液包括亲水单体、烷氧基硅烷和引发剂；

(3)将一驱动剂覆于一具有粗糙表面的衬底，干燥得到一支撑层，其中所述驱动剂为甘油、矿物油、植物油、动物油、或硅油与乙醇的混合物；

(4)将步骤(2)所得到的聚偏氟乙烯铸膜液涂覆于支撑层的表面，形成初生膜；

(5)将带有初生膜的支撑层转移至凝固浴中于40℃～80℃固化，得到带有支撑层的聚偏氟乙烯微孔膜，其中在固化的过程中，在支撑层中的驱动剂的作用下亲水聚合物转移并趋于所述初生膜远离所述支撑层的表面分布，同时亲水聚合物发生自交联并分布于聚偏氟乙烯分子链之间，并在所述初生膜的靠近所述支撑层的表面形成微纳结构，所述凝固浴所采用的溶剂为水、步骤(1)所述有机溶剂或者二者混合物；

(6)将所述带有支撑层的聚偏氟乙烯微孔膜中的支撑层剥离，得到聚偏氟乙烯微孔膜。