[发明专利]咪唑盐类聚离子液体改性聚偏氟乙烯荷电膜及制备方法

说明书

本发明提供一种咪唑盐类聚离子液体改性聚偏氟乙烯荷电膜制备方法，采用P(PEGMA‑co‑BVImBr)作为添加剂对PVDF进行共混改性后成膜，制得含咪唑盐类聚离子液体P(PEGMA‑co‑BVImBr)改性PVDF荷电膜。本发明中无规共聚物含咪唑盐类聚离子液体P(PEGMA‑co‑BVImBr)的合成方法简单，且采用浸没沉淀相转化法制备改性膜，无需添加致孔剂，反应条件温和，易实现，所需的操作步骤少，操作简便，更易于工业化生产，使用范围广，而且不破坏膜结构，膜的稳定性好。

技术领域

本发明涉及高分子设计与合成及膜分离技术领域，特别涉及一种咪唑盐类聚离子液体改性聚偏氟乙烯荷电膜制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)因其成膜性能好、制备工艺简单、价格低廉、环境友好等优点被作为广泛应用于制膜材料。由于PVDF膜的截留机理主要为孔径筛分作用，当原液中含有尺寸较小的荷电粒子时，膜的截留性能就会受到限制。通过对膜进行荷电改性，使其在过滤荷电污染物(如蛋白质、染料、金属离子等)时，孔径筛分和电荷排斥协同作用，可以有效改善膜对荷电粒子的截留性能。

在膜的改性方法中，共混改性是一种将添加剂或第二聚合物加入到基质膜材料中，通过共混的方式对基质材料进行改性的方法，其优势在于所制备的膜具有良好的均一性，膜孔内部与膜表面的化学组成基本一致，膜分离效果更好，有利于大规模生产与应用。已有不少对PVDF膜通过使其表面荷电以提高其抗污染能力的报道。

中国专利CN200810139604.9发明了一种用于油田含油污水过滤的斥油滤芯的制备方法，该专利主要是通过将聚偏氟乙烯基膜进行辐照接枝改性处理，使其具备荷负电功能，从而与含油污水中呈负电性的污油和悬浮物相排斥，使得原油不会黏附在滤芯上，进而延长滤芯的使用寿命。但是，通过表面接枝改性的膜难以进行大规模的生产，限制了其更好地投入到实际应用中。

中国专利CN201410070433.4发明了一种具有多样性荷电表面的聚偏氟乙烯多孔膜的制备方法。专利通过将氧化后的聚偏氟乙烯膜浸于丙烯酸水溶液中进行表面接枝聚合反应，首先得到聚丙烯酸表面改性的PVDF膜；经清洗后，分别置于聚阴离子电解质溶液、聚阳离子电解质溶液或两性离子甜菜碱类聚合物溶液中进行吸附、清洗，最终制得具有荷电表面的PVDF多孔膜,其最外层表面可为电负性、电正性或电中性的。但是此膜的制备过程中，通过静电作用使膜表面带电，其电荷稳定性较差，不利于重复多次使用；且仅有膜面带电，而膜孔内部不带电，这在一定程度上降低膜对荷电污染物的处理效能。可见在现有的PVDF膜的荷电改性方法中仍存在一些缺陷，如需要额外添加致孔剂以提高水通量，或膜面电荷不稳定，膜的生产成本较高等。

综上所述，一种无需致孔剂、工艺简单、生产成本低且膜内外结构均一和性能稳定的PVDF荷电膜亟待开发。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种简易的方法，以解决需要额外添加致孔剂以提高水通量，或膜面电荷不稳定，膜的生产成本较高的问题；

本发明还有一个目的是为了解决现有技术中常规PVDF膜的亲水性低，在水处理过程中易受蛋白质、染料等污染的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种咪唑盐类聚离子液体改性聚偏氟乙烯荷电膜制备方法，采用P(PEGMA-co-BVImBr)作为添加剂对PVDF进行共混改性后成膜，制得含咪唑盐类聚离子液体P(PEGMA-co-BVImBr)改性PVDF荷电膜；其中，P(PEGMA-co-BVImBr)通过以下合成路线制得，反应方程式如下所示：

优选的，通过以下步骤制得:

1)将咪唑盐1-乙烯基咪唑(C₅H₆N₂)与溴代正丁烷(C₄H₉Br)进行加成反应合成离子液体3-丁基-1-乙烯基-1H-溴代咪唑(BVImBr)；