一种亲水改性的PVDF分离膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，包括以下步骤：制备PVDF基膜：将添加剂和PVDF聚合物用有机溶剂溶解，得到铸膜液，将所述铸膜液涂覆于膜基材表面，然后于凝固液中进行凝固，得到PVDF基膜；所述凝固液为有机溶剂和水的混合溶液；碱处理：将所述PVDF基膜经过碱液处理；亲水改性处理；干燥，得到PVDF分离膜。本发明专利技术提供的制备方法有效解决了现有技术中PVDF分离膜疏水性强、抗污染性差、膜通量低、膜综合性能差的技术问题，且制备方法简单有效，利于产业化推广，具有重要的应用意义。意义。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水改性的PVDF分离膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及分离膜制备
，尤其涉及一种亲水改性的PVDF分离膜的制备方法。

技术介绍

[0002]PVDF(聚偏氟乙烯) 在氟塑料中具有最强韧性、低摩擦系数、耐腐蚀性强、耐老化性、耐气候，耐辐照性能好等特点，已成为市场上应用最广泛的膜材料。但是PVDF的表面能极低，可润湿性很差，具有很强的疏水性，致使PVDF分离膜的实际应用中膜表面及膜孔内极易吸附污染物，造成膜通量下降，增加膜使用时的操作成本，缩短膜的使用寿命。
[0003]因此，通过易产业化方式对PVDF分离膜进行亲水改性，提高膜的抗污染性以提高膜综合性能，对实际应用具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了如下技术方案。
[0005]一种亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，包括以下步骤：S1.制备PVDF基膜：将添加剂和PVDF聚合物用有机溶剂溶解，得到铸膜液，将所述铸膜液涂覆于膜基材表面，然后于凝固液中进行凝固，得到PVDF基膜；所述凝固液为有机溶剂和水的混合溶液，所述有机溶剂与所述铸膜液中的有机溶剂相同，为选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N
‑
二甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、γ
‑
羟基丁酸内酯或磷酸三乙酯中的一种或多种组合；所述凝固液中有机溶剂的质量百分含量为5~30%；S2.碱处理：将所述PVDF基膜经过碱液处理；S3.亲水改性处理：将所述碱处理后的PVDF基膜经过亲水涂层液改性处理，所述亲水涂层液为由表面活性剂、亲水醇类物质、交联剂和催化剂组成的水溶液；S4.干燥：将经过所述碱处理、所述亲水改性处理后的PVDF基膜干燥，得到PVDF分离膜。
[0006]优选的，步骤S1所述添加剂为选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、乙醚或乙二醇中一种或多种组合；所述铸膜液中所述PVDF聚合物、所述添加剂的质量百分含量分别为10~15％、1~15％，其余为所述有机溶剂。
[0007]优选的，步骤S1所述涂覆采用刮膜方法，刮膜时所述铸膜液的温度为20~50℃，刮膜的厚度为0.04~0.06mm，刮膜的速度为6~20m/min。
[0008]优选的，步骤S1所述凝固的温度为5~35℃。
[0009]优选的，所述凝固液中有机溶剂质量百分含量为10~20%。
[0010]优选的，步骤S2所述碱液为质量百分含量为10~25%的氢氧化钠或/和氢氧化钾溶液，所述PVDF基膜采取碱液浸泡处理，浸泡温度为25~40℃，浸泡时间为8~15s。
[0011]优选的，步骤S3所述表面活性剂为SDS、SDBS、吐温80中的一种，添加量以质量百分
含量计为0.1~5%；所述亲水醇类物质为聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种，添加量以质量百分含量计为0.05~0.5%；所述交联剂为甲醛、戊二醛中的一种，添加量以质量百分含量计为0.05~0.5%；所述催化剂为选自磷酸、草酸、盐酸或硫酸中的一种，添加量以氢离子（H
+
）质量百分含量计为0.01~1%。
[0012]优选的，步骤S1所述铸膜液涂覆为单面涂覆，步骤S3所述PVDF基膜采用所述亲水涂层液单面浸泡处理反应，所述浸泡温度为10~40℃，时间为6~12s。
[0013]优选的，在步骤S1所述凝固以后，首先洗涤去除所述PVDF基膜表面残留的凝固液以后，再进行步骤S2所述碱处理；在步骤S2所述碱处理以后，首先洗涤去除所述PVDF基膜表面残留的碱液，再进行步骤S3所述亲水改性处理。
[0014]优选的，步骤S2~S4采用干燥机一步完成，所述干燥机设有第一槽、第二槽、第三槽以及烘箱，所述第一槽内为所述碱液，所述第二槽内为循环洗涤水，所述第三槽内为所述亲水涂层液；步骤S1得到的所述PVDF基膜依次进入所述第一槽、所述第二槽、所述第三槽处理后，再进入所述烘箱干燥；所述第一槽、所述第二槽、所述第三槽均前置吸气刀、后置吹气刀，分别用于吸、吹所述PVDF基膜表面残留的相应的水分或处理液。
[0015]本专利技术采用易产业化的浸没沉淀相转化法制备PVDF基膜，并于凝固液中添加有机溶剂，使PVDF基膜延时分相，制备的膜片膜孔均匀，具有更高的孔隙率，提高了膜通量和分离效率，然后再经过碱处理，增加PVDF活性位点，最后再在膜表面交联亲水涂层，制备得到接触角低、亲水复合层稳定的PVDF分离膜，有效解决了现有技术中PVDF分离膜疏水性强、抗污染性差、膜通量低、膜综合性能差的技术问题，而且，该制备方法简单有效，利于产业化推广，具有重要的应用意义。
具体实施方式
[0016]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
[0017]本专利技术提供的亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，包括以下步骤：S1. 采用浸没沉淀相转化法制备PVDF基膜：将添加剂和PVDF聚合物用有机溶剂溶解，得到铸膜液，将铸膜液涂覆于膜基材表面，然后于凝固液中进行凝固，得到PVDF基膜；凝固液为有机溶剂和水的混合溶液，有机溶剂与铸膜液中的有机溶剂相同，为选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N
‑
二甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、γ
‑
羟基丁酸内酯或磷酸三乙酯中的一种或多种组合；凝固液中有机溶剂的质量百分含量为5~30%；铸膜液中添加一定量的添加剂，是由于铸膜液在凝固过程中，PVDF沉析为固态膜，铸膜液中的添加剂溶出，溶于水中，使PVDF固态膜中形成丰富的微孔，从而增加了膜的孔隙率和产水通量，若不使用添加剂，只有PVDF和有机溶剂形成的膜，形成的微孔较少，基本不能应用；S2.碱处理：将PVDF基膜经过碱液处理；
S3.亲水改性处理：将碱处理后的PVDF基膜经过亲水涂层液处理，亲水涂层液为由表面活性剂、亲水醇类物质、交联剂、催化剂组成的水溶液；亲水涂层液中，添加一定量的表面活性剂可增加亲水涂层液与膜片的扩散交联反应；添加一定量的亲水醇类物质，可稳定交联至膜表面，增加膜的亲水性；添加一定量的交联剂，可使醇类跟膜片的活性位点交联，形成稳定结构；添加一定量的催化剂，可加速交联反应的进行。
[0018]S4.干燥：将经过碱处理、亲水改性处理的PVDF基膜干燥，得到PVDF分离膜。
[0019]凝固液中不存在有机溶剂时，由于水为铸膜液中的PVDF聚合物的不良溶剂，可瞬间析出形成固态膜层，本专利技术于凝固液中添加一定比例的与铸膜液中相同的有机溶剂，凝固液中有机溶剂的存在，可首先与铸膜液中的有机溶剂混合，导致铸膜液中的有机溶剂和凝固液中的水之间的扩散速度特别是水向铸膜液中溶剂的扩散速度下降，使得PVDF在凝固液中沉淀速度变慢，即成膜速度降低，成膜时间延长。从热力学角度来说，PVDF沉淀速度变慢，PVDF聚合物分子链有足够的时间通过蠕变来消除相应的收缩应力，限制了大孔的形成，从而使形成的膜孔结构均一，孔隙率提高，膜通量增加，分离效率高。经过优化筛选，凝固液中有机溶剂含量控制为5~30%，有机溶剂含量过高可溶解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备PVDF基膜：将添加剂和PVDF聚合物用有机溶剂溶解，得到铸膜液，将所述铸膜液涂覆于膜基材表面，然后于凝固液中进行凝固，得到PVDF基膜；所述凝固液为有机溶剂和水的混合溶液，所述有机溶剂与所述铸膜液中的有机溶剂相同，为选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N
‑
二甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、γ
‑
羟基丁酸内酯或磷酸三乙酯中的一种或多种组合；所述凝固液中有机溶剂的质量百分含量为5~30%；S2.碱处理：将所述PVDF基膜经过碱液处理；S3.亲水改性处理：将所述碱处理后的PVDF基膜经过亲水涂层液改性处理，所述亲水涂层液为由表面活性剂、亲水醇类物质、交联剂和催化剂组成的水溶液；S4.干燥：将经过所述碱处理、所述亲水改性处理后的PVDF基膜干燥，得到PVDF分离膜。2.根据权利要求1所述的亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述添加剂为选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、乙醚或乙二醇中一种或多种组合；所述铸膜液中所述PVDF聚合物、所述添加剂的质量百分含量分别为10~15％、1~15％，其余为所述有机溶剂。3.根据权利要求1所述的亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述涂覆采用刮膜方法，刮膜时所述铸膜液的温度为20~50℃，刮膜的厚度为0.04~0.06mm，刮膜的速度为6~20m/min。4.根据权利要求1所述的亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述凝固的温度为5~35℃。5.根据权利要求1所述的亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，其特征在于，所述凝固液中有机溶剂的质量百分含量为10~20%。6.根据权利要求1所述的亲水改性的PVDF分离膜的制备方法，其特征在于，步骤S2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福泰，刘兴甜，杨艳，
申请(专利权)人：北京清大国华膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：