[发明专利]一种聚偏氟乙烯膜的表面改性方法

说明书

本发明公开了一种聚偏氟乙烯膜的表面改性方法，属于高分子膜分离技术领域，本发明采用表面改性的方法改性PVDF膜，通过制备纯聚偏氟乙烯膜，然后通过碱处理使膜表面带上双键，最后利用带双键的聚偏氟乙烯膜与带有两性离子的巯基聚合物进行共聚，制备PVDF膜，两性离子聚合物中含有巯基，可以和碱处理的PVDF的双键发生“巯‑烯”点击反应，从而保证了两性可以稳定的存在于膜的表面上。在PVDF中引入两性离子，大大提高了PVDF膜的亲水性、抗污染性等，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子膜分离技术领域，具体涉及一种聚偏氟乙烯膜的表面改性方法。

背景技术

近年来，膜分离技术由于其高分离效率和低能耗在污水处理领域得到了广泛应用。高分子膜分离技术与传统技术相比，具有分离效率高、分离过程无相变且无需额外添加剂、处理设备占地小且能耗低、操作简单等优点。在众多高分子材料中，聚偏氟乙烯由于其良好的成膜性能、化学稳定性和耐候性等成为常用的膜材料，在水处理领域展现出优异的应用前景。

然而，PVDF膜在进行水处理过程中仍存在问题。由于PVDF材质本身表面能极低，很难被水浸润，具有很强的疏水性，在过滤水相体系，水很难通过，进而导致水通量很低。其次，PVDF膜在处理含油废水及含有蛋白的废水时，油污和蛋白很容易吸附在膜表面及孔道内，引起膜污染，影响膜分离效率和膜性能。因此，对PVDF膜的亲水化改性就显得尤为重要。目前对PVDF膜的亲水化改性主要分为两大类：第一类是共混改性；第二类是膜表面改性。共混改性是指在成膜前就对PVDF进行改性，表面改性的常用方法有表面化学接枝改性以及表面涂覆等等。

发明内容

本发明提供一种聚偏氟乙烯膜的表面改性方法，主要是采用表面改性的方法改性PVDF膜，通过制备纯聚偏氟乙烯膜，然后通过碱处理使膜表面带上双键，最后利用带双键的聚偏氟乙烯膜与带有两性离子的巯基聚合物进行共聚，制备PVDF膜。在PVDF中引入两性离子，大大提高了PVDF膜的亲水性、抗污染性等，具有良好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚偏氟乙烯膜的表面改性方法，包括以下步骤：

(1)制备两性离子巯基聚合物；

(2)制备纯聚偏氟乙烯膜，然后通过碱处理使膜表面带上双键；

(3)将上述带双键的聚偏氟乙烯膜和两性离子巯基聚合物反应得到表面改性的PVDF膜。

优选的，所述步骤(1)的具体制备方法如下：

①将羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯CBMA(2.7mmol)和N，N’-双(丙稀酰)胱胺BAC(0.18mmol)溶于4ml溶剂(25vol％乙醇/水)中，之后加入氧化还原引发剂过硫酸铵(APS，16mg)和TMEDA(11μL)，10min内可开始形成凝胶，继续反应24h；

②将凝胶在去离子水中透析1天(透析袋截留分子量为3500D，每4h换一次水)除去未反应的单体和引发剂；

③在N₂氛围下，将水凝胶转移至有30mL PBS(pH＝8.0)溶液的圆底烧瓶中，将0.3gDTT加入到烧瓶中，反应12h；

④用1M的HCl调节溶液至酸性(PH＝3.0)，并在酸性去离子水(PH＝3.0)中透析1天；

⑤最后冷冻干燥得到白色固体产物。

优选的，所述步骤(2)的具体处理方法为：

①将聚偏氟乙烯粉末(1g)溶于N，N-二甲基甲酰胺(5.25g)，60℃反应12小时；

②真空脱泡，刮膜，采用相分离方法，得到纯的PVDF膜；