一种多孔纳米材料共混改性膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多孔纳米材料共混改性膜及其制备方法，涉及膜材料技术领域。包括以下步骤：S1.共混：按照重量百分比为10～25％的聚偏氟乙烯/聚醚砜、3～15％聚乙烯吡咯烷酮、0.2～2％的多孔纳米材料和70～80％的二甲基乙酰胺称取原料，然后充分混合、搅拌、静置得到铸膜液；所述多孔纳米材料包括气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土；S2.制膜：将所述铸膜液冷却至室温后，制膜，干燥，制得多孔纳米材料共混改性膜。该多孔纳米材料共混改性膜将多孔纳米材料气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土对聚合物进行改性而制备出相应的膜材料，大幅度增加聚合物膜材料的纯水通量，且改善了力学性能。

A Porous Nano-material Blended Modified Membrane and Its Preparation Method

The invention provides a porous nano material blending modified film and a preparation method thereof, which relates to the technical field of membrane materials. The process includes the following steps: S1. Blending: taking raw materials according to weight percentage of 10-25% polyvinylidene fluoride/polyethersulfone, 3-15% polyvinylpyrrolidone, 0.2-2% porous nanomaterials and 70-80% dimethylacetamide, then fully mixing, stirring and stationary to obtain casting film liquid; the porous nanomaterials include gas phase white carbon black, nanosepiolite and nano-attapulgite. S2. Film preparation: After cooling the casting solution to room temperature, the film is prepared and dried to prepare a porous nano-material blend modified film. The porous nano-material blending modified membrane prepared by modifying the polymer with porous nano-material fumed silica, nano-sepiolite and nano-attapulgite, greatly increased the pure water flux of the polymer membrane material and improved its mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种多孔纳米材料共混改性膜及其制备方法
本专利技术涉及膜材料
，具体涉及一种多孔纳米材料共混改性膜及其制备方法。
技术介绍
随着人们生产生活的需要和全球科学技术的发展，膜材料已经由最初的最简单的包装膜发展到了高分子功能膜。已应用的领域有空气的净化、污水废水的处理、海水的淡化、人工脏器的制造等各个方面。改革开放40年里，我国的工业发展非常迅速，已经跻身世界制造业大国，随着经济的发展，生产时所产生的污染也随着增加。由于全国制造业涉及各个领域，造成污染的物质的尺寸也越来越广，有的大到几十微米，有的却小到几十纳米，如此大尺寸差就造成常规的过滤膜材料已经起不到很好的效果。过滤小尺寸污染物的微孔膜材料，由于过滤孔太过细小，造成该类型膜材料的纯水通量就变得很低，过滤的效率大大的减慢。因而需要对聚合物膜材料进行改性，使其更好地过滤或吸附小尺寸的粒子或增加其纯水通量。最近几年高聚物膜材料的应用越来越广泛，使用过程中也发现了目前的膜材料存在很多的问题，其中最为突出的问题就是大多数分离膜材料的纯水通量都很低。纳米材料的尺寸一般在几十纳米到几百纳米，由于其粒径特别小，就会产生一些特殊的热力学、电磁学和光化学等特性1]。相比于一般的纳米材料，多孔纳米材料由于不仅尺寸小，其表面还有很多的孔隙，因此就具有很大的比表面积和较高的吸附性等优良性能。已经广泛地应用于空气净化，污水处理和催化载体等一系列领域。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，针对上述问题，提供一种多孔纳米材料共混改性膜的制备方法，将多孔纳米材料气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土对聚合物进行改性而制备出相应的膜材料，大幅度增加聚合物膜材料的纯水通量，且改善了力学性能。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种多孔纳米材料共混改性膜的制备方法，包括以下步骤：S1.共混：按照重量百分比为10～25％的聚偏氟乙烯/聚醚砜、3～15％聚乙烯吡咯烷酮、0.2～2％的多孔纳米材料和70～80％的二甲基乙酰胺称取原料，然后充分混合、搅拌、静置得到铸膜液。所述多孔纳米材料包括气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土。S2.制膜：将所述铸膜液冷却至室温后，制膜，干燥，制得多孔纳米材料共混改性膜。优选的，步骤S1中，所述搅拌为先低速搅拌10～20min后，然后加速搅拌，搅拌2.0～3h，所述低速搅拌为50r/min，所述高速搅拌为200r/min。优选的，步骤S1中，将纳米海泡石先进行改性处理，所述改性处理过程为：将纳米海泡石放入等离子体处理仪中，在等离子放电频率为30～50KHz、压强为25～40Pa和氮气气体流速为25～35mL/s的条件下处理2～10min。优选的，步骤S1中，所述静置为在70～80℃恒温水浴锅中静置4～6h，以脱除搅拌时产生的气泡。优选的，所述多孔纳米材料按照重量份包括气相白炭黑0～10份、纳米海泡石1～20份和纳米凹凸棒土0～10份。优选的，所述多孔纳米材料按照重量份包括气相白炭黑5份、纳米海泡石10份和纳米凹凸棒土5份。优选的，步骤S2中，所述制膜为流延制膜、吹膜或拉膜。本专利技术的另一专利技术目的是，针对上述问题，提供一种多孔纳米材料共混改性膜,采用所述的多孔纳米材料共混改性膜的制备方法制造。由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术制备的多孔纳米材料共混改性膜，将多孔纳米材料气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土对聚合物进行改性而制备出相应的膜材料，大幅度增加聚合物膜材料的纯水通量，且改善了力学性能。气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土的结构中都有细小的管道状结构，水分子在通过膜的时候，水分子直接从膜的孔隙和管道状结构中通过，增大了水分子的透过速率。从而增大共混改性膜的纯水通量。2.本专利技术制备的多孔纳米材料共混改性膜，气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土的添加，有利于提高共混改性膜的亲水性和韧性。3.本专利技术制备的多孔纳米材料共混改性膜，将纳米海泡石先经过等离子处理，通过等离子气体的轰击，使分子结构破裂成更小的小分子结构，还可以纳米海泡石使能够均匀分散于膜材料中，避免了分散不均匀现象的发生，从而更有利于增大共混改性膜的纯水通量。说明书附图图1为实施例1膜材料扫描电子显微镜分析图；图2为对比例1膜材料扫描电子显微镜分析图；图3为对比例4膜材料扫描电子显微镜分析图；具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。材料：表1实验试剂表2实验仪器一种多孔纳米材料共混改性膜，制备方法包括以下步骤：S1.共混：称取17g聚偏氟乙烯聚合物粉末、1g多孔纳米材料、10g聚乙烯吡咯烷酮、72gN,N-二甲基乙酰胺、然后充分混合、搅拌、静置得到铸膜液。采用聚偏氟乙烯溶液浓度18％。所述多孔纳米材料按照重量份包括气相白炭黑5份、纳米海泡石10份和纳米凹凸棒土5份。所述搅拌为先低速搅拌15min后，然后加速搅拌，搅拌2.5h，所述低速搅拌为50r/min，所述高速搅拌为200r/min。所述静置为在75℃恒温水浴锅中静置5h，以脱除搅拌时产生的气泡。将纳米海泡石先进行改性处理，所述改性处理过程为：将纳米海泡石放入等离子体处理仪中，在等离子放电频率为40KHz、压强为35Pa和氮气气体流速为30mL/s的条件下处理5min。S2.制膜：将所述铸膜液冷却至室温后，制膜，干燥，制得多孔纳米材料共混改性膜。所述制膜为流延制膜。实施例2一种多孔纳米材料共混改性膜，用聚醚砜代替聚偏氟乙烯制备多孔纳米材料共混改性膜，其他步骤相同。实施例3一种多孔纳米材料共混改性膜，制备方法包括以下步骤：S1.共混：称取14.5g聚偏氟乙烯聚合物粉末、0.5g多孔纳米材料、5g聚乙烯吡咯烷酮、80gN,N-二甲基乙酰胺、然后充分混合、搅拌、静置得到铸膜液。采用聚偏氟乙烯溶液浓度18％。所述多孔纳米材料为纳米海泡石。所述搅拌为先低速搅拌20min后，然后加速搅拌，搅拌2h，所述低速搅拌为50r/min，所述高速搅拌为200r/min。将纳米海泡石先进行改性处理，所述改性处理过程为：将纳米海泡石放入等离子体处理仪中，在等离子放电频率为50KHz、压强为25Pa和氮气气体流速为35mL/s的条件下处理2min。所述静置为在80℃恒温水浴锅中静置4h，以脱除搅拌时产生的气泡。S2.制膜：将所述铸膜液冷却至室温后，制膜，干燥，制得多孔纳米材料共混改性膜。所述制膜为吹膜。实施例4一种多孔纳米材料共混改性膜，制备方法包括以下步骤：S1.共混：称取13g聚偏氟乙烯聚合物粉末、2g多孔纳米材料、15g聚乙烯吡咯烷酮、70gN,N-二甲基乙酰胺、然后充分混合、搅拌、静置得到铸膜液。所述多孔纳米材料包括气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土。所述多孔纳米材料按照重量份包括气相白炭黑5份、纳米海泡石15份和纳米凹凸棒土10份。所述搅拌为先低速搅拌10min后，然后加速搅拌，搅拌3h，所述低速搅拌为50r/min，所述高速搅拌为200r/min。将纳米海泡石先进行改性处理，所述改性处理过程为：将纳米海泡石放入等离子体处理仪中，在等离子放电频率为30KHz、压强为40Pa和氮气气体流速为25mL/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔纳米材料共混改性膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.共混：按照重量百分比为10～25％的聚偏氟乙烯/聚醚砜、3～15％聚乙烯吡咯烷酮、0.2～2％的多孔纳米材料和70～80％的二甲基乙酰胺称取原料，然后充分混合、搅拌、静置得到铸膜液；所述多孔纳米材料包括气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土；S2.制膜：将所述铸膜液冷却至室温后，制膜，干燥，制得多孔纳米材料共混改性膜。

【技术特征摘要】
1.一种多孔纳米材料共混改性膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.共混：按照重量百分比为10～25％的聚偏氟乙烯/聚醚砜、3～15％聚乙烯吡咯烷酮、0.2～2％的多孔纳米材料和70～80％的二甲基乙酰胺称取原料，然后充分混合、搅拌、静置得到铸膜液；所述多孔纳米材料包括气相白炭黑、纳米海泡石和纳米凹凸棒土；S2.制膜：将所述铸膜液冷却至室温后，制膜，干燥，制得多孔纳米材料共混改性膜。2.根据权利要求1所述的多孔纳米材料共混改性膜及其制备方法,其特征在于,步骤S1中，所述搅拌为先低速搅拌10～20min后，然后加速搅拌，搅拌2.0～3h，所述低速搅拌为50r/min，所述高速搅拌为200r/min。3.根据权利要求1所述的多孔纳米材料共混改性膜及其制备方法,其特征在于,步骤S1中，将纳米海泡石先进行改性处理，所述改性处理过程为：将纳米海泡石放入等离子体处理仪中，在等离子放电频率为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦爱文，李俊，张博，杨炎福，盛海亮，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41