[发明专利]一种PVDF膜表面点击碳纳米管分离膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种PVDF膜表面点击碳纳米管分离膜的制备方法，主要采用RAFT聚合和点击化学相结合的方法在PVDF膜表面接枝亲水性功能化碳纳米管。通过巯基‑炔基绿色无催化剂的反应，在无铜(I)催化的条件下，通过光引发剂在紫外光照射下完成反应，该反应具有反应时间短、无催化剂、反应条件适当等优点，通过该反应制备的PVDF膜可以在其表面引入大量的亲水性聚合物基团，结合碳纳米管的水通道作用和亲水性聚合物基团的亲水性能，拓宽了PVDF膜在水处理膜领域的应用。

主权项

1.一种PVDF膜表面点击碳纳米管分离膜的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下几个步骤：(1)摩尔比为0.05‑0.5:0.002‑0.02:0.5‑5的十二硫醇、相转移催化剂、丙酮在氮气气氛和冰浴条件下经磁力搅拌混合均匀，然后滴加饱和NaOH溶液1，其中NaOH与十二硫醇的摩尔比为0.05‑0.5:0.05‑0.5，继续搅拌至均匀；再滴加丙酮和CS2混合溶液，其中丙酮、CS2与十二硫醇的摩尔比为0.083‑0.83:0.5‑5:0.05‑0.5，滴加结束后继续搅拌20‑30min，然后继续冰浴下滴加三氯甲烷和饱和NaOH溶液2，其中三氯甲烷、NaOH与十二硫醇的摩尔比为0.075‑0.75：0.25‑2.5：0.05‑0.5，滴加结束后于室温下搅拌反应8‑16h，反应结束后加入体积比为35‑350：15‑150的超纯水和浓HCl充分搅拌后抽滤，然后用有机溶剂提纯和重结晶，再经真空干燥18‑36h后得到产物1；(2)将质量比为0.5‑5：0.5‑5：0.25‑2.5的步骤1所得到的产物1、1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐、4‑二甲氨基吡啶加入到无水二氯甲烷中并控制体系的质量浓度为0.5‑5g/L，然后超声分散30‑60min，再在冰浴条件下加入炔丙醇，炔丙醇与产物1的质量比为0.28‑2.85：0.5‑5，然后室温下反应36‑72h，反应结束后依次用HCl、NaHCO3、NaCl溶液洗涤提纯得到产物2；(3)将摩尔比为1‑10：20‑200：0.002‑0.02的步骤2所得的产物2、聚合物单体、偶氮二异丁腈，在有机溶剂中充分溶解并混合均匀，形成反应体系，然后使反应体系在真空氮气氛围下反应，反应温度为30‑80℃，时间3‑24h，反应结束后得到亲水性聚合物；(4)向无机酸中加入碳纳米管，然后在50‑80℃下超声处理0‑4h，然后在60‑120℃下加热回流0‑8h，反应结束后，用超纯水经高速离心多次洗涤至溶液变为中性，然后取出固体物并于60‑120℃真空干燥24h得到产物3；(5)将步骤(4)制得的产物3和巯基化硅烷偶联剂分散在无水乙醇中，然后在60‑120℃加热回流反应6‑12h，反应结束后抽滤洗涤得到产物4；(6)将质量比为0.1‑1：3‑30：10‑100的步骤5得到的产物4、PVDF、有机溶剂混合并进行超声处理，超声处理30‑100min后于40‑100℃下磁力搅拌反应12‑24h，然后经真空脱泡后用刮膜器均匀刮制50‑300μm厚的膜，然后将膜置于超纯水中进行非溶剂相转化后得到PVDF/碳纳米管基膜；(7)将质量比为1‑3：0.3‑2的步骤6所得到的PVDF/碳纳米管基膜和步骤(3)制得的亲水性聚合物分散在无水四氢呋喃中，并控制在无水四氢呋喃中PVDF/碳纳米管基膜的质量浓度为1g/ml‑10g/ml然后再加入光引发剂，并控制PVDF/碳纳米管基膜与光引发剂的质量比为1‑3：0.05‑0.3，然后在紫外光照射下反应3‑6h，反应结束后将产物于40‑80℃真空干燥得到PVDF膜表面点击碳纳米管分离膜。