[发明专利]具有开放网络表面结构的超疏水膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种具有开放网络表面结构的超疏水膜及其制备方法，该具有开放网络表面结构的超疏水膜，包括超疏水膜表面，其改进之处是，该超疏水膜表面一体成型有开放网络结构；其制备方法是：一，将非溶剂添加剂、溶剂及聚合物混合，在80℃至100℃下恒温搅拌至混合均匀，成均一铸膜液；二，将均一铸膜液在玻璃板或PET无纺布上流延成膜后在20℃至30℃空气中放置，形成初生膜；三，将初生膜浸没于20℃至30℃凝固浴中，之后转移到20℃至30℃的自来水中浸泡后晾干，得到成品；增加膜表面粗糙度，提高膜疏水性。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种具有开放网络表面结构的超疏水膜及其制备方法。

背景技术

近年来，膜分离技术被世界许多国家重视。膜蒸馏是一种为疏水性微孔膜为介质，膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力膜分离技术。膜蒸馏由于操作方法简单，截留效率高等特点广泛应用在海水淡化、工业水处理、溶液浓缩等方面。在膜蒸馏工程中，热料液侧的挥发性组分通过膜孔，到达冷水侧进行冷凝，而热料液侧的不挥发性组分依然被阻拦在疏水侧，从而实现分离的效果。因此，膜的疏水性成为膜蒸馏中一个重要的参数，提高膜的疏水性，可以获得更高膜蒸馏通量和更长的膜蒸馏运行时间。所以，如何通过简易的方法来制备出超疏水膜成为研究的热点。

通过向铸膜液中加入非溶剂添加剂来制备疏水膜是一种简单并且有效的方法。Khayet等人向铸膜液中加入醇类添加剂，发现可以提高膜的粗糙度和疏水性。

除了醇类添加剂以外，水也常被用来作为非溶剂添加剂加入到铸膜液中制备分离膜。Lin等人探究水含量对于膜结构的影响，发现当水加入到铸膜液中后会增加铸膜液的粘度，诱导聚合物凝胶化的形成，从而抑制大孔隙的形成，制备出横截面均为海绵状结构的膜，所制备的膜是亲水的。使用水作为添加剂不只是用来制备亲水膜，也可以用来制备疏水膜。在专利CN107970789A中，使用水作为添加剂在膜表面形成微纳米结晶结构的疏水膜，接触角达到105°。从目前报道的文献中可以看出，水作为添加剂被用来探究对膜结构和性能的影响，所制备的疏水膜接触角最高可达105°，疏水性仍待提升，并没有制备出超疏水膜。

蒸汽诱导相分离(VIPS)方法被常用来制备超疏水膜。将刮制的膜放置在空气湿度为100％的环境下长时间，空气中的水蒸汽与膜表面发生缓慢的相分离过程，从而在膜表面形成粗糙结构，获得超疏水膜。但是这种方法需要将膜放置在空气湿度为100％的环境下长时间才能获得超疏水膜，实验条件比较苛刻，实验方法繁琐，产业化难度高。

目前还没有向铸膜液中加入非溶剂添加剂，在空气中放置较短的时间制备出具有开放网络表面结构的超疏水膜的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有开放网络表面结构的超疏水膜及其制备方法，其是向由聚合物/溶剂组成的铸膜液体系中加入非溶剂添加剂，之后在空气中放置较短时间，通过铸膜液中非溶剂与空气中的水蒸汽的协同作用，膜表面形成凝胶化，使得膜表面结构在浸入凝固浴前被固定，从而在膜表面形成开放网络结构的超疏水膜。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明具有开放网络表面结构的超疏水膜，包括超疏水膜表面，其特征在于，该超疏水膜表面一体成型有开放网络结构。

本发明具有开放网络表面结构的超疏水膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，将非溶剂添加剂、溶剂以及聚合物进行混合，在80℃至100℃下恒温搅拌至混合均匀，形成均一的铸膜液；

第二步，将均一的铸膜液在玻璃板或PET无纺布上流延成膜后在20℃至30℃的空气中放置，形成初生膜；

第三步，将得到的初生膜浸没于20℃至30℃的凝固浴中，之后转移到20℃至30℃的自来水中浸泡后晾干，即得到具有开放网络表面结构的超疏水膜。