[发明专利]基于巯基烯烃点击反应改性PVDF超疏水复合膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种基于巯基烯烃点击反应改性PVDF超疏水复合膜的制备方法，该方法包括：首先，在PVDF中空纤维膜表面进行碱溶液处理，使膜表面引入‑OH；其次，采用溶胶凝胶法制备SiO₂，将含有羟基的PVDF中空纤维膜浸入到含有SiO₂的溶胶中，使其膜表面粗糙度增加；最后，将八乙烯基POSS和含巯基的PDMS超声混合，紫外光进行一定时间照射，发生巯基烯烃点击化学反应。将PVDF‑OH中空纤维膜浸入到混合溶液中，出现超疏水涂层。本发明是在基质与构筑基元及构筑基元间均利用化学键作为驱动力以提高涂层的耐久性和稳定性，制备了一种抗润湿的超疏水膜，适用于膜蒸馏、气液接触器、膜加湿器等膜过程。

技术领域

本发明属于膜分离领域，涉及了PVDF超疏水复合膜的制备技术，尤其是基于巯基烯烃点击化学反应改性PVDF超疏水复合膜的制备方法。

背景技术

PVDF膜本身具有疏水性，在膜分离过程中，膜的易润湿性和疏水稳定性影响膜分离效果。易被润湿性导致其在膜分离过程中无法进行较长时间的运行；疏水性不够强的分离膜在运行过程中料液将慢慢浸润膜孔，导致水蒸气无法透过，造成通量衰减，降低膜分离性能；当透气性能较差时，同样影响水蒸气通过，影响传质过程，造成通量减少。所以对PVDF中空纤维膜进行超疏水改性以及保持较高透气系数和通量成为制备复合膜的关键。

在巯基-烯光化学反应中，巯基基团和碳碳双键加成生成硫醚结构。通过巯基点击反应在已有聚合物侧链或材料表面接上特殊官能团或者其它组分,从而使材料的表面性能得到改善。点击反应近年来得到了深入的研究和广泛的应用，其应用领域扩展到胶粘剂、涂料、光学元件、生物医学材料方向等。

超疏水表面是指膜表面对水的接触角在150°以上，滚动角小于10°，具有自清洁、防水、防冰、抗氧化、减阻等多种独特的表面性能。超疏水表面的制备主要有两个方向：一是在低表面能物质上构筑微纳米粗糙结构；二是在粗糙表面修饰低表面能物质。目前已有大量的方法和技术用于制备超疏水表面，较常用的有氟硅烷涂覆法(CN107556477A)、刻蚀法(CN107321583B)、等离子体法(CN108978173A)、溶胶－凝胶法(CN108993175A)和层层自组装法(CN107503228A)等。

尽管目前已有较多制备超疏水的方法，但是含氟低表面能物质的使用有一定的潜在毒性，且不同技术对PVDF中空纤维膜的透气性能和膜分离性能有一定影响，因此结合巯基烯烃点击化学反应的优点及控制涂覆在PVDF中空纤维膜的时间，制备具有稳定性的超疏水表面以及较高的透气性能和通量的PVDF中空纤维复合膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，在基质与构筑基元及构筑基元间均利用化学键作为驱动力以提高涂层的耐久性和稳定性，制备了一种抗润湿的超疏水膜。

本发明提供了一种基于巯基烯烃点击化学反应改性PVDF超疏水复合膜的制备方法。该方法主要包括：首先，在PVDF中空纤维膜表面进行碱溶液处理，使膜表面引入-OH；其次，

采用溶胶凝胶法制备SiO2，将含有羟基的PVDF中空纤维膜浸入到含有SiO2的溶液中，使其膜表面粗糙度增加；最后，将八乙烯基POSS和含巯基的PDMS超声混合，紫外光进行一定时间照射，发生巯基烯烃点击化学反应。将PVDF-OH中空纤维膜浸入到混合溶液中，出现超疏水涂层。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种基于巯基烯烃点击化学反应改性PVDF超疏水复合膜的制备方法，包括以下步骤：

配制NaOH、四丁基溴化铵混合溶液，将洗净的中空纤维膜放入到混合溶液中，搅拌一定时间，得到一次处理膜；

配制NaHSO₄溶液，将一次处理膜浸入NaHSO₄溶液，搅拌一定时间，使膜表面形成多元醇，得到二次处理膜；