[发明专利]半结晶聚合物膜

说明书

提供了半结晶聚合物膜，其中膜为单层膜并且是超可润湿的，无需提供涂层或添加剂。还提供了形成所述膜的方法，所述方法包括：将溶液沉积在基底表面上，所述溶液包含半结晶聚合物以形成新生膜；将流体喷涂在新生膜上；和将新生膜浸入非溶剂中以形成半结晶聚合物膜。在优选的实施方案中，在新生膜上喷涂的流体选自压缩空气、水、乙醇和水的混合物；或乙醇/水/氯化钠的固体悬浮液。

技术领域

本发明涉及多孔的半结晶聚合物膜和形成所述膜的方法。

背景

用于废水处理的超疏水和自清洁的膜的常规制造技术通常涉及复杂的表面修饰和纳米材料或有机溶剂的大量使用。例如，目前的方法涉及在聚合物基底上沉积纳米材料诸如TiO₂、iO₂、ZnO纳米颗粒或碳纳米管的用途。然而，除了存在化学侵入性，接枝均匀的纳米材料层也很困难，特别是在扩大规模时。此外，由于纳米材料对人类和环境的潜在毒性，纳米材料从膜表面浸出的风险也日益受到关注。

目前正在使用的其他方法包括非溶剂致相分离法(NIPS)和蒸汽致相分离法(VIPS)。然而，NIPS方法涉及使用大量的有机溶剂，这增加了成本和碳足迹，而VIPS方法需要延长曝光时间，如果要扩大该方法的规模，这是不现实的。

因此，需要改进的超可润湿膜和形成所述膜的改进方法。

发明内容

本发明试图解决这些问题，和/或提供改进的半结晶聚合物膜。

根据第一方面，本发明提供了多孔的半结晶聚合物膜，其中所述膜为单层膜，并且其中所述膜是超可润湿的，无需提供涂层或添加剂。

根据一个特定的方面，膜可以是超疏水的。例如，膜可以包含但不限于聚偏氟乙烯(PVDF)、聚(偏氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、聚丙烯(PP)、其共聚物或均聚物。

根据另一个特定的方面，膜可以是超亲水的。例如，膜可以包含但不限于聚丙烯腈(PAN)、醋酸纤维素(CA)、其共聚物或均聚物。

膜可以具有合适的孔隙率。例如，膜可以具有≥80％的总孔隙率。例如，膜表面可以具有≥30％的孔隙率。

根据特定的方面，膜可以包含膜表面内的多级粗糙度。例如，膜可以具有150nm至900nm的表面粗糙度。

膜可以具有合适的厚度。例如，膜的厚度可以为约50μm至250μm。

膜可以具有合适的机械性能。根据特定的方面，膜可以具有≥10MPa的杨氏模量。

膜可以具有合适的进液压力(LEP)和合适的水通量。例如，膜可以具有≥2巴的LEP。膜可以具有10kg/m²·h至40kg/m²·h的水通量。

膜可用于任何合适的应用，如废水处理。

膜可通过任何合适的方法形成。例如，膜可以通过根据本发明的第二方面的方法形成。

根据第二方面，提供了形成多孔的半结晶聚合物膜的方法，所述方法包括：

-将溶液沉积在基底表面上，其中所述溶液包含半结晶聚合物以形成新生膜；

-将流体喷涂在新生膜上；和

-将新生膜浸入非溶剂中以形成半结晶聚合物膜，

其中所述半结晶聚合物膜为单层膜并且是超可润湿的，无需提供涂层和添加剂。

沉积可以通过任何合适的方法进行。例如，沉积可以包括但不限于浇铸、浸涂、旋涂或其组合。