本发明专利技术属于复合膜分离技术领域，公开了一种梯度疏水复合膜及其制备方法与应用。将PTFE与助挤剂混合，静置，压实得到毛坯料，放入双螺杆挤出机内，再压延成薄膜，干燥，拉伸，热处理，冷却，得到PTFE薄膜，进行低温空气等离子处理；将PAA溶液均匀涂覆在PTFE薄膜表面，获得PTFE/PAA薄膜；将PVDF树脂溶于溶剂中，并加入助溶剂，加热搅拌，冷却至室温，静置脱泡后得到前驱体溶胶，均匀涂覆PTFE/PAA薄膜表面，恒温干燥，得到PTFE/PAA/PVDF复合膜。本发明专利技术所得梯度疏水复合膜，成本低、工艺简单、安全性高，40nm以下纳米气泡含量高达68～82％，可用于水处理、制备微纳米气泡等领域。制备微纳米气泡等领域。制备微纳米气泡等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种梯度疏水复合膜及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于复合膜分离
，具体涉及一种梯度疏水复合膜及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]微纳米气泡是指气泡发生时直径在10微米左右到数百纳米之间的气泡，这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间。目前，微纳米气泡由于其比表面积大、上升速度慢、富含自由基和气体溶解率高等特点，已在水产养殖、无土栽培、污水处理和生态修复等领域广泛应用。微纳米气泡制造方法包括旋回剪切、加压溶解、电化学、微孔加压、混合射流等方式，其中微孔膜是其中必不可少的部分。
[0003]目前，针对微孔膜的研究较多。如CN113731194A公开了一种MABR中空纤维复合膜，通过将涂覆基料、催化剂、分散剂和增强剂混合获得的涂层液涂覆于所述预处理后的基材表面并进行固化，得到所述MABR中空纤维复合膜。该种微孔膜具有较高的透氧性能和干膜泡点压力，可应用于MABR污水处理实现耗氧、厌氧微生物降解过程中。此外，大多数研究都是针对膜孔径的调节。聚四氟乙烯(PTFE)是一类常见的膜材料，具有高密封性、电绝缘性和良好的抗老化能力和耐腐蚀性。以PTFE为基材制备微孔膜的研究常见报道，如CN112044278 A、CN111408284 A。CN111408284 A公布了一种聚四氟乙烯微孔膜制备方法，该微孔膜的孔径可在600nm下调节，且机械强度和稳定性均得到极大提升。然而，用于微纳米气泡产生的微孔膜对膜的亲疏水性、透气性要求极高，当前未见有针对此方面的研究。
[0004]目前已有的微孔膜，大多数为亲水膜或疏水膜，只能应用于透水或透气的场景，不适合于水气混合的情况，对于水气的混合比调节非常困难。因此，研发并生产用于微纳米气泡制备的复合膜具有广阔的应用前景与市场。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种梯度疏水复合膜的制备方法。
[0006]本专利技术的又一目的在于提供一种梯度疏水复合膜。
[0007]本专利技术的再一目的是提供上述梯度疏水复合膜的应用。
[0008]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种梯度疏水复合膜的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将PTFE与助挤剂混合，静置，压实成型得到毛坯料；将毛坯料放入双螺杆挤出机内，得到挤出物，再经双辊压延机压延成薄膜，干燥，拉伸，热处理，冷却，得到PTFE薄膜；
[0011](2)将PTFE薄膜进行低温空气等离子处理；
[0012](3)将PAA与溶剂混合制得PAA溶液，均匀涂覆在步骤(2)的PTFE薄膜表面，干燥，获得PTFE/PAA薄膜；
[0013](4)将干燥的PVDF树脂溶于溶剂中，并加入助溶剂，加热搅拌，冷却至室温，静置脱
泡后得到前驱体溶胶，然后将PVDF前驱体溶胶均匀涂覆PTFE/PAA薄膜表面，恒温干燥，得到PTFE/PAA/PVDF复合膜；
[0014]步骤(3)所述PAA溶液质量浓度为30～50％。
[0015]优选地，步骤(1)所述PTFE与助挤剂的质量比为1～5：1，所述静置条件为15～20℃密闭环境中静置10～15min。
[0016]优选地，步骤(1)所述助挤剂为石蜡油，所述步骤(3)、(4)所述溶剂为DMF；步骤(4)所述助溶剂为PEG400，助溶剂添加量为前驱体溶胶总质量的20～50％。
[0017]优选地，步骤(4)所述PTFE/PAA/PVDF复合膜厚度为30
‑
90μm，其中PTFE层厚度为10
‑
30μm，PAA层厚度为10
‑
30μm，PVDF层厚度为10
‑
30μm。
[0018]优选地，步骤(1)所述PTFE需提前在15～20℃环境下贮藏30h以上，步骤(4)所述恒温干燥温度为60～70℃，时间为3～5h。
[0019]优选地，步骤(2)所述等离子处理条件为：室温，采用ZLD型等离子体发射装置，配置为：SY
‑
1000型射频电源，功率为1000W，频率为13.56MHz，SP
‑Ⅱ
型射频匹配器，SG
‑Ⅲ
型功率计，ZDO
‑
2型热偶真空计，反应器为耐热玻璃管，尺寸为Φ50mm
×
800mm，玻璃管的一端采用外部环状电极，气体从环状电极处进入反应器并从另一端流出。
[0020]优选地，步骤(1)所述压实成型条件为：压力25～35MPa，柱塞下降速度600～700mm/min；所述压延成薄膜的条件为：双辊压延机辊筒温度150～200℃，辊筒线速度为15～20m/min，上下辊速差为3～8m/min；所述干燥温度为65～70℃；拉伸条件为：拉伸速率2000～4000％
·
s
‑1，拉伸倍率3
‑
8，热处理条件为：320～370℃热处理1～10min。
[0021]上述方法制得的一种梯度疏水复合膜PTFE/PAA/PVDF。
[0022]上述梯度疏水复合膜PTFE/PAA/PVDF在制备微纳米气泡中的应用。
[0023]上述梯度疏水复合膜PTFE/PAA/PVDF在水处理中的应用。
[0024]本专利技术利用PTFE、PVDF、PAA为原料，制备PTFE/PAA/PVDF三层结构的复合膜。本专利技术所得复合膜中PTFE层为强疏水层，膜孔径在300～500nm；PAA层为亲水层，膜孔径小于100nm；PVDF层为弱疏水层，膜孔径在200～300nm。复合膜疏水性由PVDF向PTFE梯度增大，即透水性由大变小、透气性由小变大，进而达到增加微纳米气泡的气水比和控制纳米气泡大小的目的。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
[0026](1)本专利技术制备的膜材料基础膜原料为PTFE，具有高密封性和良好的抗老化能力和耐腐蚀性，且来源广泛，成本较低。
[0027](2)本专利技术制备的PTFE/PAA/PVDF复合膜，经PVDF层和PAA层筛选，增加小孔径气泡含量，调控透出的微纳米气泡孔径达到微纳米级别，40nm以下纳米气泡含量高达68～82％。
[0028](3)本专利技术制备的PTFE/PAA/PVDF复合膜，其中PTFE和PVDF层为疏水层，在保证透水的情况下透气性大幅度提升，从而提高微纳米气泡的含气量，气水比由普通膜的0.25提高到1.5。
[0029](4)本专利技术制备的PTFE/PAA/PVDF复合膜，透水量由普通PTFE膜的247L/m2/h提高到326～373L/m2/h，提高了31.98～51.01％(在25℃，0.2MPa压力下)。
[0030](5)本专利技术制备的PTFE/PAA/PVDF复合膜可增加气水比和控制气泡孔径，可应用于制备微纳米气泡、水处理等各个领域，应用前景广泛。
附图说明
[0031]图1为膜亲水性测试(图1A为PTFE本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种梯度疏水复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将PTFE与助挤剂混合，静置，压实成型得到毛坯料；将毛坯料放入双螺杆挤出机内，得到挤出物，再经双辊压延机压延成薄膜，干燥，拉伸，热处理，冷却，得到PTFE薄膜；(2)将PTFE薄膜进行低温空气等离子处理；(3)将PAA与溶剂混合制得PAA溶液，均匀涂覆在步骤(2)的PTFE薄膜表面，干燥，获得PTFE/PAA薄膜；(4)将干燥的PVDF树脂溶于溶剂中，并加入助溶剂，加热搅拌，冷却至室温，静置脱泡后得到前驱体溶胶，然后将PVDF前驱体溶胶均匀涂覆PTFE/PAA薄膜表面，恒温干燥，得到PTFE/PAA/PVDF复合膜；步骤(3)所述PAA溶液质量浓度为30～50％。2.根据权利要求1所述的一种梯度疏水复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述PTFE与助挤剂的质量比为1～5：1，所述静置条件为15～20℃密闭环境中静置10～15min。3.根据权利要求1所述的一种梯度疏水复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述助挤剂为石蜡油，所述步骤(3)、(4)所述溶剂为DMF；步骤(4)所述助溶剂为PEG400，助溶剂添加量为前驱体溶胶总质量的20～50％。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种梯度疏水复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述PTFE/PAA/PVDF复合膜厚度为30
‑
90μm，其中PTFE层厚度为10
‑
30μm，PAA层厚度为10
‑
30μm，PVDF层厚度为10
‑
30μm。5.根据权利要求4所述的一种梯度疏水复合膜的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖凯军，吴圆月，朱中好，朱良，银玉容，
申请(专利权)人：广东华凯明信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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