一种聚四氟乙烯超滤膜亲水改性方法技术

本发明专利技术公开了一种聚四氟乙烯膜亲水改性方法，将聚四氟乙烯浸入均苯三甲酰氯和钛酸四丁酯的油相溶液中，烘干后再浸入哌嗪水相溶液中进行界面聚合反应；热处理后在原膜表面附着二氧化钛纳米颗粒和聚哌嗪酰胺，滤膜的通量显著提高。本发明专利技术通过界面聚合反应和钛酸酯水解反应对原膜表面进行改性，改善膜片亲水性；所改性的聚四氟乙烯滤膜具有较高的渗透选择性和耐污染性，改性方法简单易行，所用改性剂简单易得，具有良好的工业化应用前景。

Hydrophilic modification of polytetrafluoroethylene ultrafiltration membrane

The invention discloses a method for hydrophilic modification of polytetrafluoroethylene membrane, in which polytetrafluoroethylene is immersed in the oil phase solution of Pyromellitic chloride and tetrabutyl titanate, dried and then immersed in the aqueous phase solution of piperazine for interfacial polymerization, and titanium dioxide nanoparticles and polypiperazine amide are attached to the surface of the original membrane after heat treatment, and the membrane is filtered. Flux increased significantly. The invention modifies the surface of the original membrane by interfacial polymerization and titanate hydrolysis to improve the hydrophilicity of the membrane; the modified PTFE filter membrane has high permeability selectivity and pollution resistance, the modification method is simple and feasible, the modifier used is simple and easy to obtain, and has good industrial application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种聚四氟乙烯超滤膜亲水改性方法
本专利技术涉及一种分离膜的表面改性工艺，具体是指一种聚四氟乙烯滤膜表面亲水改性方法
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)由于独特的分子结构，使其具有各种优异的性能：优异的热稳定性(长期使用温度范围-180～250℃),高度的化学稳定性,良好的电绝缘性,理想的防粘性,优秀的自润滑性,长期的耐大气老化性,良好的不燃性和适中的机械强度等。目前,聚四氟乙烯材料已广泛应用于膜分离领域。虽然聚四氟乙烯有诸多的优点,但是由于该材料表面能很低(临界表面张力1.8mN/m),表面疏水性极高(与水的接触角超过100度)，过滤水相原料时，流体需克服较高的传质驱动力，能耗大，水通量较低。而且超疏水表面极易吸附有机类杂质，造成严重的膜污染，影响膜的长期使用。国内外开展了大量关于聚四氟乙烯表面改性的研究，如辐射接枝法、高温熔融法、等离子体表面改性法等。虽然这些方法一定程度上都提高了亲水性，但都具有各自的缺点。辐射接枝法虽然操作简易、清洁，但是在接枝的同时会对原膜结构造成破坏，使其力学性能下降；高温熔融法虽然耐候性和耐湿热性较好，但是高温使膜变形，改变膜孔的结构；等离子体处理过程绿色快捷，但处理后性能提升并不明显，且维持时间很短。因此，专利技术一种高效、持久且不对聚四氟乙烯原膜结构造成破坏的亲水改性方法是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术针对聚四氟乙烯分离膜表面疏水、易污染的缺点，提出了一种聚四氟乙烯滤膜简单、高效的亲水改性方法。本专利技术通过以下技术方案得以实现：一种聚四氟乙烯超滤膜亲水改性方法，其特征在于：包括以下步骤：将均苯三甲酰氯加入到乙酸乙酯中，加热至35-40℃，搅拌溶解成油相；将钛酸四丁酯加入油相中，加热至35-40℃，搅拌形成均一透明溶液，密封静置2小时以上；将哌嗪溶解制成水相溶液，调节其pH至9.5-10.5，加入十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂；将聚四氟乙烯原膜浸泡在油相溶液中，然后放入鼓风干燥箱中烘干；再浸泡在水相溶液中，反应充分后放入烘箱烘干成膜。进一步地，油相溶液中，以乙酸乙酯为溶剂，钛酸四丁酯的浓度为0.5-5％，均苯三甲酰氯的浓度为0.1％；水相溶液中，哌嗪浓度为0.2％，十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.05-0.15％；以上浓度单位均为g/ml。更进一步地，是以0.2mol/L的磷酸钠和0.5mol/L的盐酸以5：2的体积比混合后，加入水相溶液中，调节其pH为10。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过界面聚合反应和钛酸酯水解反应对聚四氟乙烯滤膜进行表面改性，在原膜表面引入亲水的基团和二氧化钛纳米颗粒，在不破坏原膜结构的基础上大大提高了原膜的通量，且改性效果持久。所用的改性剂易得，工艺简单。具体实施方式下面结合实例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于此：实施例1将均苯三甲酰氯加入到乙酸乙酯中质量分数为0.1％(m/v)，将钛酸四丁酯加入油相中质量分数为0.5％，加热搅拌1小时形成均一透明溶液(此过程要避免钛酸酯遇水水解)。将哌嗪溶解制成水相溶液质量分数为0.2％，以0.2mol/L磷酸钠和0.5mol/L盐酸以5：2的体积比调节水相pH＝10，十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂。将油相溶液倒在聚四氟乙烯原膜上，静置十分钟，然后去除多余油相，置于50℃烘箱烘干10分钟。在再表面倒入水相，反应1分钟后放入烘箱烘干成膜(热处理温度80度，热处理时间10分钟)。在0.1MPa压力下测试，滤膜对纯水的渗透通量为570.4L/m2.h(通量比原膜提高了10％)。实施例2将均苯三甲酰氯加入到乙酸乙酯中质量分数为0.1％(m/v)，将钛酸四丁酯加入油相中质量分数为0.5％，加热搅拌1小时形成均一透明溶液(此过程要避免钛酸酯遇水水解)。将哌嗪溶解制成水相溶液质量分数为0.2％，0.2mol/L磷酸钠和0.5mol/L盐酸以5：2的体积比调节水相pH＝10，十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂。将聚四氟乙烯原膜完全浸泡在油相溶液中，静置1小时后，置于50℃烘箱烘干10分钟。在再浸入水相中，反应10分钟后放入烘箱烘干成膜(热处理温度80度，热处理时间10分钟)。在0.1MPa压力下测试，滤膜对纯水的渗透通量为2100L/m2.h。实施例3-4改变油相中TMC的质量分数，钛酸酯质量分数为3％，5％其他步骤与实施例2相同的操作方法，制备复合膜并测试，得到结果如下表：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚四氟乙烯超滤膜亲水改性方法，其特征在于：包括以下步骤：将均苯三甲酰氯加入到乙酸乙酯中，加热至35‑40℃，搅拌溶解成油相；将钛酸四丁酯加入油相中，加热至35‑40℃，搅拌形成均一透明溶液，密封静置2小时以上；将哌嗪溶解制成水相溶液，调节其pH至9.5‑10.5，加入十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂；将聚四氟乙烯原膜浸泡在油相溶液中，然后放入鼓风干燥箱中烘干；再浸泡在水相溶液中，反应充分后放入烘箱烘干成膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯超滤膜亲水改性方法，其特征在于：包括以下步骤：将均苯三甲酰氯加入到乙酸乙酯中，加热至35-40℃，搅拌溶解成油相；将钛酸四丁酯加入油相中，加热至35-40℃，搅拌形成均一透明溶液，密封静置2小时以上；将哌嗪溶解制成水相溶液，调节其pH至9.5-10.5，加入十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂；将聚四氟乙烯原膜浸泡在油相溶液中，然后放入鼓风干燥箱中烘干；再浸泡在水相溶液中，反应充分后放入...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33