复合薄膜的制备方法及复合薄膜技术

本发明专利技术涉及一种复合薄膜的制备方法及复合薄膜。该复合薄膜的制备方法包括如下步骤：将碱处理后的疏水性基膜置于聚电解质溶液中，使得基膜上形成改性层，得到复合薄膜中间体；及将复合薄膜中间体先置于水相溶液中，然后再置于有机相溶液中，水相溶液和有机相溶液相接触后能够发生界面聚合反应，使得改性层上形成选择层，得到复合薄膜。采用上述复合薄膜的制备方法能够制备得到具有较高的正渗透效率的复合薄膜。

Preparation method of composite film and composite film

【技术实现步骤摘要】
复合薄膜的制备方法及复合薄膜
本专利技术涉及材料领域，特别是涉及一种复合薄膜的制备方法及复合薄膜。
技术介绍
复合薄膜是由两层或多层不同材料的薄膜复合而成的高分子材料。自上世纪80年代起，复合薄膜由于其选择性分离的性能，在包括海水淡化、超纯水生产和污水深度处理等应用中扮演着重要的角色。时至今日，复合薄膜已经在多个关系到可持续发展的关键领域中发挥着不可忽视的作用。但也因此，市场对于复合薄膜的功能要求变得越来越苛刻。传统的复合薄膜的正渗透效率已经无法满足实际需求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种具有较高的正渗透效率的复合薄膜的制备方法及复合薄膜。一种复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：将碱处理后的疏水性基膜置于聚电解质溶液中，使得所述基膜上形成改性层，得到复合薄膜中间体；及将所述复合薄膜中间体先置于水相溶液中，然后再置于有机相溶液中，所述水相溶液和所述有机相溶液相接触后能够发生界面聚合反应，使得所述改性层上形成选择层，得到所述复合薄膜。上述复合薄膜的制备方法，通过碱处理对疏水性基膜进行亲水改性以提高基膜的亲水性，再将亲水改性后的基膜置于聚电解质溶液中，使得基膜上形成改性层，得到具有较高的疏水性的复合薄膜中间体，再将复合薄膜中间体先置于水相溶液中，然后再置于有机相溶液中，使得水相溶液和有机相溶液相接触在改性层表面发生界面聚合反应形成选择层，从而制备得到具有较高的正渗透效率的复合薄膜。在其中一个实施例中，所述碱处理的步骤包括将所述疏水性基膜置于浓度为1mol/L～2mol/L的强碱性溶液中。在其中一个实施例中，所述强碱性溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。在其中一个实施例中，所述疏水性基膜为聚丙烯腈膜、聚醚砜膜、聚丙烯膜或聚乙烯膜。在其中一个实施例中，所述聚电解质溶液包括聚阳离子电解质。在其中一个实施例中，所述聚阳离子电解质为聚烯丙基胺盐酸盐、聚乙烯亚胺或者聚二烯丙基二甲基氯化铵。在其中一个实施例中，所述聚电解质溶液还包括中性盐。在其中一个实施例中，所述将所述复合薄膜中间体先置于水相溶液中，然后再置于有机相溶液中的步骤包括：将所述复合薄膜中间体先置于水相溶液中，再使用惰性气体对所述复合薄膜中间体进行吹脱，得到复合薄膜前体；及将所述复合薄膜前体置于有机相溶液中，再使用有机溶剂对所述复合薄膜前体进行冲洗，得到所述复合薄膜。在其中一个实施例中，所述水相溶液包括第一活性单体，所述第一活性单体为间苯二胺、1，4-环己二胺或者哌嗪；及/或，所述有机相溶液包括第二活性单体，所述第二活性单体为均苯三甲酰氯、5-氧甲酰氯-异肽酰氯或者5-异氰酸酯异肽酰氯；及/或，所述有机溶剂与所述有机相溶液中所使用的有机溶剂相同。由上述复合薄膜的制备方法制备得到的复合薄膜。附图说明图1为采用碱处理后的疏水性基膜进行聚电解质改性得到复合薄膜中间体的流程图；图2为采用碱处理后的疏水性基膜进行聚电解质改性得到复合薄膜中间体的机理图；图3为采用复合薄膜中间体制备得到复合薄膜的流程图；图4为采用复合薄膜中间体制备得到复合薄膜选择层的机理图；图5为实施例1的复合薄膜和对比例1的复合薄膜的接触角的柱状对比图；图6-a为对比例1的复合薄膜表面的扫描电子显微镜图；图6-b为实施例1的复合薄膜表面的扫描电子显微镜图；图6-c为对比例1的复合薄膜的横截面的扫描电子显微镜图；图6-d为实施例1的复合薄膜的横截面的扫描电子显微镜图；图7为实施例1的复合薄膜和对比例1的复合薄膜的纯水渗透率的柱状对比图；图8为实施例1的复合薄膜和对比例1的复合薄膜的截盐率的柱状对比图；图9为测试例4所使用的自制的正渗透装置的结构示意图；图10为实施例1的复合薄膜和对比例1的复合薄膜在正渗透过程中的水通量的柱状对比图；图11为实施例1的复合薄膜和对比例1的复合薄膜在正渗透过程中的盐通量/水通量的柱状对比图；图12为实施例1的复合薄膜和对比例1的复合薄膜在正渗透过程中的正渗透效率的柱状对比图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。一实施方式的复合薄膜的制备方法，能够制备得到具有较高的正渗透效率的复合薄膜。具体地，该制备方法包括如下步骤：将碱处理后的疏水性基膜置于聚电解质溶液中，使得基膜上形成改性层，得到复合薄膜中间体(如图1所示)；及将复合薄膜中间体先置于水相溶液中，然后再置于有机相溶液中，水相溶液和有机相溶液相接触后能够发生界面聚合反应，使得改性层上形成选择层，得到复合薄膜。上述复合薄膜的制备方法，通过碱处理对疏水性基膜进行亲水改性以提高基膜的亲水性，再将亲水改性后的基膜置于聚电解质溶液中，使得基膜上形成改性层，得到具有较高的疏水性的复合薄膜中间体，再将复合薄膜中间体先置于水相溶液中，然后再置于有机相溶液中，使得水相溶液和有机相溶液相接触在改性层表面发生界面聚合反应形成选择层，从而制备得到具有较高的正渗透效率的复合薄膜。在其中一个实施例中，碱处理的步骤包括将疏水性基膜置于1mol/L～2mol/L的强碱性溶液中。此种设置有助于使得强碱性溶液中的碱性基团和疏水性基膜中的腈基反应，使腈基转化为羧基，羧基水解而带负电，，从而使得基膜带负电荷，以能够较大程度上提高疏水性基膜的亲水性。进一步地，碱处理的步骤包括将疏水性基膜置于1.5mol/L的强碱性溶液中。此种设置有助于提高疏水性基膜的亲水性。更进一步地，强碱性溶液为氢氧化钠水溶液。需要说明的是，强碱性溶液不限于为氢氧化钠水溶液，也可以为其他强碱性溶液，例如可以为氢氧化钾水溶液。在其中一个实施例中，在40℃～50℃下，将疏水性基膜置于摩尔浓度为1mol/L～2mol/L的强碱性溶液中，时长为80min～100min。此种设置有助于提高疏水性基膜的亲水性。具体地，在45℃下，将疏水性基膜置于摩尔浓度为1.5mol/L的强碱性溶液中，时长为90min。在其中一个实施例中，疏水性基膜为聚丙烯腈膜(polyacrylonitrile，PAN)。聚丙烯腈膜的疏水性较弱，利用聚丙烯腈膜进行亲水改性有助于得到亲水性较强的基膜，以利于优化复合薄膜的性能。需要说明的是，疏水性基膜不限于聚丙烯腈膜，也可以为其他疏水性基膜，例如可以为聚醚砜膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等。进一步地，疏水性基膜的制备步骤包括：按照质量配比为(16～18)∶(1～3)∶(79～83)来称取高分子聚合物、造孔剂和溶剂，混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将碱处理后的疏水性基膜置于聚电解质溶液中，使得所述基膜上形成改性层，得到复合薄膜中间体；及/n将所述复合薄膜中间体先置于水相溶液中，然后再置于有机相溶液中，所述水相溶液和所述有机相溶液相接触后能够发生界面聚合反应，使得所述改性层上形成选择层，得到所述复合薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将碱处理后的疏水性基膜置于聚电解质溶液中，使得所述基膜上形成改性层，得到复合薄膜中间体；及
将所述复合薄膜中间体先置于水相溶液中，然后再置于有机相溶液中，所述水相溶液和所述有机相溶液相接触后能够发生界面聚合反应，使得所述改性层上形成选择层，得到所述复合薄膜。


2.根据权利要求1所述的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述碱处理的步骤包括将所述疏水性基膜置于浓度为1mol/L～2mol/L的强碱性溶液中。


3.根据权利要求2所述的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述强碱性溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。


4.根据权利要求1所述的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述疏水性基膜为聚丙烯腈膜、聚醚砜膜、聚丙烯膜或聚乙烯膜。


5.根据权利要求1所述的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚电解质溶液包括聚阳离子电解质。


6.根据权利要求5所述的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚阳离子电解质为聚烯丙基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炜怡，涂国权，刘鑫，刘格，杜东宇，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44