一种低粘环保多孔疏水膜体系及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低粘环保多孔疏水膜体系及其制备方法，属于膜材料制备技术领域。该制备方法采用如下质量百分比配方和工艺：所述的配方为：主剂浓度5％～7％；致孔剂总浓度5％～10％，复配比例125:1～250:1；无机填料0.01％～0.05％；疏水添加剂0.5％～1％。本发明专利技术的制备方法大致为；将PVDF、致孔剂、无机填料和疏水添加剂，利用溶液共混法在有机溶剂中分散均匀，形成均一稳定的铸膜液，以岩石为覆膜基板，利用相转化法，得到多孔疏水膜。该方法工艺简单，价格低廉且实验过程中未涉及对环境、生物有毒有害的全氟辛酸及其盐类和相关化合物(PFOA类)，适合于工业化生产，具有广泛的应用价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
一种低粘环保多孔疏水膜体系及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种低粘环保多孔疏水膜体系及其制备方法，属于膜材料制备

技术背景
[0002]粘度是用来衡量粘滞力大小的一个物理数据，是流体物质的一种物理特性。而流体的粘度与流动性恰好相反，流体粘度越大，流动性越差，其在低/超低渗透率条件下的流动特征更为明显。基于此，为使流体在低/超低渗透率条件下更易流动，需对溶液粘度进行控制。而现有制膜方法中对铸膜液粘度要求不尽相同，如静电纺丝法中静电纺丝液粘度以500～5000mPa
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s的范围最为常见，申请号为202010344839.2的中国专利技术申请文献公开的一种内支撑聚偏氟乙烯中空干膜及其制备方法中将铸膜液粘度控制在为32000～38000mPa
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s；而相转化法中，申请号为201611199733.8的中国专利技术申请文献公开的三维结构纳米复合物共混掺杂聚偏氟乙烯混合基质超滤膜及其制备中将铸膜液粘度控制在280～320mPa
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s，此外该方法中未多见关于低粘度铸膜液的报道。但若要实现在低/超低渗透率条件下利用相转换法实现铸膜液流动后原位覆膜，其粘度不可忽略，并以200mPa
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s内为宜。
[0003]常见的可利用非溶剂致相分离法(NIPS)制膜的材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。而相较于PTFE，PVDF在应用性价比、强度、韧性等方面更胜一筹，在工业中被广泛用于制备多孔膜材料。
[0004]据文献显示，纯PVDF膜疏水性较低，非溶剂致相分离法制备的膜水接触角仅在78
°
左右，无法形成疏水(此处定义疏水为水接触角＞90
°
)表面。而膜的疏水性可由以下两种途径构建：一是在疏水表面引入足够的粗糙度，二是利用低表面能的材料调整表面化学成分。然而，常采用的构建表面粗糙度方法大多操作复杂、流程繁琐；同样，降低材料表面能、提高膜疏水性的材料往往是长链全氟化合物，如全氟辛酸及其盐类和相关化合物(PFOA类)，即采用氟化材料构建疏水表面。虽然具有较好的效果，但成本较高，且存在潜在的环境、生物危害，因此受到越来越多的监管。而新型疏水材料的研发不仅涉及价格昂贵的低表面能物质，且其制备过程条件苛刻、周期长，制备设备要求高，实际应用和推广难度较大。
[0005]为解决上述问题，在控制铸膜液粘度基础上，引入致孔剂形成多孔通气结构，再引入无机填料，利用其在相转化过程中的沉积作用提高膜表面粗糙度；最后引入已大规模应用的一种或两种环境友好疏水性物质协同PVDF增加其疏水性，实现降本增效。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术中，制备多孔疏水膜时存在的对铸膜液粘度要求较低，无法实现在低/超低渗透率条件下铸膜液流动原位覆膜，同时全氟辛酸及其盐类和相关化合物等低表面能疏水添加剂潜在危害大、价格昂贵，而新型疏水材料存在价格昂贵、制备过程条件苛刻等问题，实际应用和推广难度大。
[0007]为解决这一技术问题，专利技术了一种低粘环保多孔疏水膜体系及其制备方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的具体方法如下：
[0009]一种低粘环保多孔疏水膜体系及其制备方法，按各原料所占有机溶剂的质量百分数，5％～7％的主剂；总浓度5％～10％的致孔剂，复配比例125:1～250:1；0.01％～0.05％的无机填料；0.5％～1％的疏水添加剂，其余为有机溶剂。所述主剂为聚偏氟乙烯。
[0010](1)将主剂、致孔剂加入有机溶剂中，搅拌并保持体系温度50～80℃；
[0011]其中有机溶剂选自N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮，或上述任意两种溶剂的组合物；
[0012]致孔剂选自聚乙二醇、聚乙烯比咯烷酮与纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的任意两种组合；
[0013](2)将无机填料搅拌并超声分散均匀于步骤(1)所得溶液中，保持体系温度在50～80℃；无机填料选自纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米氧化铝中的任一种；
[0014](3)将疏水添加剂加入步骤(2)所得的溶液中，充分搅拌，溶解后，保持体系温度在50～80℃，得到均一稳定的铸膜液；
[0015]疏水添加剂选自聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚改性有机硅、甲基丙烯酸月桂酯(LMA)中的一种或两种；
[0016](4)将步骤(3)所得的铸膜液，在实验室环境下静置脱泡，得到超低粘度环保多孔疏水膜体系；
[0017](5)将脱泡后的铸膜液在温度为40℃条件下刮膜；
[0018](6)刮膜后，将膜片浸入去离子水凝固浴中，形成多孔疏水膜。
[0019]本专利技术提供一种低粘环保多孔疏水膜体系及其制备方法，优点在于：该体系初始粘度低(40～60mPa
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s)且稳定，不存在剪切稀释/增稠行为，利用无机填料提高膜表面粗糙度以及环境友好型疏水性物质提高多孔膜疏水性，即采用一种或两种疏水材料协同调控其疏水性，不仅有效规避了疏水氟化物添加剂对环境及生物的危害，还能更好地实现绿色生产，降本增效，为多孔疏水膜制备提供了一种新思路。
附图说明
[0020]图1为实施例中PVDF@PVC
‑
1的SEM图。
[0021]图2为实施例中PVDF@PVC
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2的SEM图。
[0022]图3为实施例中PVDF@PAN
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1的SEM图。
[0023]图4为实施例中PVDF@PAN
‑
2的SEM图。
具体实施方式
[0024]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应为对本专利技术的某些方面、特性和实施方案更详细的描述。应理解本专利技术中所述术语仅为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。
[0025]另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独
立地包括或排除在范围内。
[0026]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
[0027]对比例1
[0028]50g的N,N
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二甲基乙酰胺(DMAc)有机溶剂中，油浴加热至70℃后加入2.5g聚偏氟乙烯、2.5g聚乙二醇和0.01g纳米二氧化硅，充分搅拌至溶解，再超声分散0.01g纳米氧化锌，保持混合液温度为70℃，强力搅拌2h，形成均一铸膜液，常温常压下静置12小时脱泡后刮膜，刮膜后在40℃去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低粘环保多孔疏水膜体系及其制备方法，其特征在于：按各原料所占有机溶剂的质量百分数，5％～7％的主剂；总浓度5％～10％的致孔剂，复配比例125:1～250:1；0.01％～0.05％的无机填料；0.5％～1％的疏水添加剂，其余为有机溶剂；所述主剂为聚偏氟乙烯。2.如权利要求1所述的一种低粘环保多孔疏水膜体系，其特征在于：所述有机溶剂选自N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、N
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甲基吡咯烷酮，或上述任意两种溶剂的组合物。3.如权利要求1所述的一种低粘环保多孔疏水膜体系，其特征在于：所述的致孔剂选自聚乙二醇、聚乙烯比咯烷酮与纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的任意两种组合。4.如权利要求1所述的一种低粘环保多孔疏水膜体系，其特征在于：所述的无机填料选自纳米氧化锌、纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾虎，张雨菲，黎棚武，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：