[发明专利]一种多巴胺助分散氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种多巴胺助分散氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：首先通过多巴胺的加入加强氧化石墨烯在N,N二甲基乙酰胺中的稳定性，然后再加入聚偏氟乙烯及聚乙烯吡咯烷酮，获得铸膜液；将铸膜液通过浸没‑沉淀相转化法，即制得多巴胺助分散氧化石墨烯聚偏氟乙烯超滤膜。本发明所制得的超滤膜中通过加入了多巴胺使得氧化石墨烯在铸膜液中的分散更加稳定，亲水性改性效果增加，既大幅提高了水通量，同时也提高了抗污性能。

技术领域

本发明涉及一种超滤膜的制备方法，具体地说是一种多巴胺助分散氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，属于功能膜领域。

背景技术

膜分离技术是近年来发展较为迅猛的分离技术。用于制备超滤膜的材料有聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯晴(PAN)等。而PVDF由于具有化学稳定性和热稳定性强、在常温条件下酸和碱等强氧化剂都不能将其腐蚀、Td在300℃以上等优点，被广泛用于超滤膜的制备。但若是将其单独作为膜材料有较为严重的缺陷，因为它的表面能太低故疏水性太强，制备的超滤膜的水通量太低且易于被污染，导致实际应用的价值大大降低。

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一种衍生物，它是一种由单层碳原子构成的二维的呈蜂窝状的平面结构。它的化学成分主要是由碳原子和极性含氧官能团构成。GO的片层上引入了大量的含氧官能团，如羟基(-OH)、羧基(-COOH)、环氧基(-O-)等。这些含氧官能团使得GO的物理性质和化学性质都产生了巨大的改变，例如GO能够在水和一些有机溶剂中稳定的分散，形成均匀的溶液。其独特的结构使其具有较强的力学性能和导电性能以及较大的比表面积。多巴胺(DA)是一种易溶于水的小分子，在一定条件下可以发生自聚形成聚多巴胺，其有很多优异的物理性能包括黏附性、金属离子螯合性、生物相容性等。而GO也具有很强的化学修饰能力，可以根据所需要的性质以及实际应用的目的对其进行化学改性，提高GO在有机溶剂中的分散性，从而应用于高分子超滤膜的改性研究。

如专利申请号为CN201610396809.X的中国发明专利公开了一种壳聚糖功能化氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法，是通过利用壳聚糖对氧化石墨烯进行共价功能化制备了壳聚糖-氧化石墨烯；然后把壳聚糖-氧化石墨烯超声分散于有机溶剂中，加入聚偏氟乙烯和致孔剂于一定温度下搅拌溶解均匀得到铸膜液；再以水为凝固浴，并采用浸没-沉淀相转化法将铸膜液制成壳聚糖-氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化超滤膜。该膜提高了氧化石墨烯在膜基质中的分散性并且在亲水性、水通量及抗污染性能等方面与氧化石墨烯/聚偏氟乙烯超滤膜相比都有较大的提升。

聚偏氟乙烯超滤膜的水通量小、抗污性能差，限制了其实际应用。单纯的使用氧化石墨烯对其进行亲水性改性，氧化石墨烯在铸膜液中的分散性并不理想。

发明内容

本发明公开了一种多巴胺助分散氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，旨在通过多巴胺助分散氧化石墨烯并用于改性聚偏氟乙烯超滤膜，使得复合超滤膜在亲水性、水通量、抗污染性能等方面都大幅提高。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

本发明多巴胺助分散氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特点在于：

将片层氧化石墨烯和多巴胺加入到N,N二甲基乙酰胺中，超声分散均匀，然后再加入聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯颗粒，搅拌至溶解，获得铸膜液；利用浸没-沉淀相转化法，将所述铸膜液制成多巴胺助分散氧化石墨烯聚偏氟乙烯超滤膜。

本发明的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1、制备铸膜液