[发明专利]一种功能性聚偏氟乙烯膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种功能性聚偏氟乙烯膜的制备方法，属于分离膜技术领域。本发明使得制备的功能性聚偏氟乙烯膜具有良好抗菌性和亲水性，当二氧化钛受一定能量的光子激发后，会发生光催化反应并产生许多具有强氧化性的物质，这些强氧化性物质能与有机物发生一系列的氧化还原反应而将有机物降解，由于包括病毒、细菌、真菌在内的微生物都是由有机物构成的，所以二氧化钛能在光的激发下降解微生物的有机组分而损伤甚至杀死细菌、真菌、病毒；本发明将改性醋酸纤维素和改性聚偏氟乙烯粉末共混，以N，N‑二甲基乙酰胺为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮为改性添加制备具有良好亲水性和透过性的功能性聚偏氟乙烯膜。

技术领域

本发明涉及一种功能性聚偏氟乙烯膜的制备方法，属于分离膜技术领域。

背景技术

分离膜是一种具有选择性透过功能的膜材料，它可以使流体内的一种或者几种物质透过，而其他物质不透过，从而起到浓缩和分离纯化的作用。由于膜分离技术具有分离、浓缩、纯化和精制等多项功能，同时，在使用的过程中显著的体现出高效、能耗低、无二次污染等优点，尤其是在节约能源以及水资源的可循环利用方面做出了突出贡献，产生了巨大的经济效益和社会效益，已在当今分离科学中占有重要地位。在当今世界上，能源紧缺、水资源的荒废以及环境的污染越来越严重，膜分离技术引起世界各国越来越多人士的普遍重视。到目前为止，膜分离技术已在食品、生化制药、海水淡化、石油能源、航天等多个行业领域成功的应用。

偏氟乙烯是（PVDF）一类白色粉末状半结晶态聚合物，通常是由偏二氟乙烯聚合而成，密度为1.76～1.77g/cm³一般氟含量可达60wt%左右，氢含量是3wt%，结晶度是35%～70%，其玻璃化转变温度为-39℃，热分解温度在316℃之上。聚偏氟乙烯具有优异的耐候性、较高抗冲击能力以及耐紫外光辐射，同时化学稳定性良好，不受强酸、强碱以及强氧化剂的腐蚀，对醇、醛、芳香烃、脂肪烃等有机溶剂相对稳定。

由于PVDF具有的优异的机械性能、良好的热稳定性及化学惰化使其在膜材料领域得到普遍的应用。与其他膜材料，例如聚砜、聚醚砜和聚酰胺相比，PVDF膜材料的表面能比较低，导致其疏水性较强，使得PVDF膜在使用过程中极易受到蛋白质等微生物以及腐殖酸等有机物的污染，膜孔被堵塞，对膜造成严重污染，使其在使用过程中分离效率低、使用寿命短，极大的限制了PVDF膜在工业中的实际应用。

PVDF膜表面改性的主要方法包括表面涂覆改性、表面化学改性及表面接枝改性等。此类方法是通过在膜表面引入目标基团对膜的表面进行改性，提高膜的亲水性、抗污染性等。

常用的表面涂覆改性方法，操作简单、易于实施，因此在膜的改性过程中得到广泛的应用。为了确保亲水性涂覆层的稳定性，可采用交联法对亲水性涂覆层进行改性，例如利用聚甲基乙烯基醚对膜的表面进行改性，并对其进行交联反应，使得涂覆层更加稳定，但同时涂覆层的交联处理使膜的微孔结构受到一定的影响，从而使膜的机械性能降低。

膜的表面化学改性通常是指通过一些化学反应来改善膜的亲水性能。现阶段研究表明，膜的表面化学改性在提高膜的抗污染性能方面最为有效。

表面接枝属于化学改性的一种方法，即将改性用的单体或者聚合物大分子的链段与膜表面的基团之间进行化学反应从而达到对膜的改性。根据引发接枝反应方法的不同，又将表面接枝改性分类为臭氧引发接枝、光引发接枝、低温等离子体引发接枝以及热引发聚合接枝等。

因此，对PVDF进行改性，改善其表面性质，赋予其更多特性，拓展其在工业领域的实际应用成为了迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对PVDF表面能低，疏水性强，使膜在使用过程中极易受到有机物及微生物的影响，造成膜污染的问题，提供了一种功能性聚偏氟乙烯膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：