基于界面聚合的聚偏氟乙烯双层复合膜及其制备方法技术

本申请公开了一种基于界面聚合的聚偏氟乙烯双层复合膜及其制备方法，属于功能高分子膜分离技术领域。该方法包括：将聚偏氟乙烯、聚乙烯丙烯酸以及致孔剂聚乙二醇400溶于N

【技术实现步骤摘要】
基于界面聚合的聚偏氟乙烯双层复合膜及其制备方法


[0001]本申请涉及功能高分子膜分离
，具体涉及一种基于界面聚合的聚偏氟乙烯双层复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术是一种重要的分离技术，在化学、生物、制药、食品和环保等领域得到广泛应用。膜是一种被微孔穿透的平面材料，可以将溶质分子或其他成分隔离开来，而使溶剂、溶液或混合物得以通过。这种技术可以实现对液体流体或气体流体的物质分离和纯化，包括分子分离和微粒分离等方面。分离膜在废水处理、微咸水净化、海水淡化、染料去除等领域得到了广泛的探索。然而单一聚合物薄膜的分离效果有限，很难达到良好的分离效果，聚酰胺薄膜复合膜合成简单、操作方便、选择性高，是水净化中常用的复合膜。一般来说，这些膜通常由多孔基膜和致密的聚酰胺层组成，而大多数聚酰胺选择层是通过水溶液中的二胺单体和有机溶液中的三酸氯之间的界面聚合在多孔基底上原位合成的。在膜制备过程中，由于二胺和三酸氯之间的快速反应，选择层的厚度在几秒钟内达到几十甚至几百纳米，较厚的聚酰胺层通常导致较低的透水性。
[0003]聚偏氟乙烯(PVDF)膜是一种具有较好化学稳定性、较高热稳定性和高耐磨性的膜材料。它具有良好的耐酸性、耐碱性和耐高温性，能够承受一定的压力和化学腐蚀，可以选择性地去除不同大小的溶质和杂质，具有分离效率高、操作便捷、透水性能好等优点。但是它具有较强的亲疏水性，同时又存在一定程度的表面张力，这使得它在滤过一些高粘度液体时难以保持高通量和稳定性，而且PVDF膜的孔径较大，因此其应用场景受到了一定的限制。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种基于界面聚合的聚偏氟乙烯双层复合膜及其制备方法，其通过对PVDF膜进行化学改性，如交联等方法，增加其孔径的选择性和阻挡物的分离能力，从而改善其分离效果，进而可以解决
技术介绍
中涉及的至少一个技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
[0006]本申请实施例提供了一种基于界面聚合的聚偏氟乙烯双层复合膜制备方法，包括：
[0007]步骤一：按质量分数提供13％～16％的聚偏氟乙烯(PVDF)、2％～5％的聚乙二醇400(PEG400)、75％～80％的N
‑
N二甲基乙酰胺(DMAC)以及1％～5％的聚乙烯丙烯酸(EAA)，然后在第一温度下，将聚偏氟乙烯分散在N
‑
N二甲基乙酰胺中，然后再加入聚乙二醇400，于第二温度下搅拌第一时间后，加入聚乙烯丙烯酸，于第三温度下搅拌第二时间后，得到铸膜液；
[0008]步骤二：将铸膜液于第四温度下恒温静置脱泡第三时间后，将铸膜液倒在玻璃板上，使用刮膜机制备成平板膜，再将玻璃板迅速置于第五温度的去离子水中经固
‑
液相转
变，得到聚偏氟乙烯/聚乙烯丙烯酸单层膜支撑层；
[0009]步骤三：将聚偏氟乙烯/聚乙烯丙烯酸单层膜支撑层浸入水相一段时间，将其取出并排空以去除多余的溶剂，随后将聚偏氟乙烯/聚乙烯丙烯酸单层膜支撑层浸入油相一段时间；将聚偏氟乙烯/聚乙烯丙烯酸单层膜支撑层取出，在第六温度的鼓风干燥箱中放置第四时间以进一步固化聚酰胺层，完成交联，得到聚偏氟乙烯双层复合膜。
[0010]可选的，在步骤一中，第一温度、第二温度以及第三温度均为70℃；第一时间为2h，第二时间为24h。
[0011]可选的，在步骤二中，第四温度为70℃，第五温度为30℃；第三时间为12h。
[0012]可选的，在步骤三中，浸入水相的时间为0.5
‑
2.5min，浸入油相的时间为0.5
‑
2.5min；第六温度为50℃，第四时间为2min。
[0013]可选的，在步骤一中，所述聚偏氟乙烯的质量分数为13％，聚乙烯丙烯酸的质量分数为3％，聚乙二醇
‑
400的质量分数为4％，N,N
‑
二甲基乙酰胺的质量分数为80％。
[0014]可选的，在步骤一中，所述聚偏氟乙烯和聚乙烯丙烯酸在使用前于50
‑
60℃鼓风干燥箱中干燥24h以脱去残留水分。
[0015]可选的，在步骤三中，水相为哌嗪、聚乙烯亚胺、二乙烯三胺中的任意一种，且质量分数为0.5
‑
2.5％。
[0016]可选的，在步骤三中，油相为均苯三甲酰氯，且质量分数为0.05
‑
0.25％。
[0017]本申请实施例还提供了一种基于界面聚合的聚偏氟乙烯双层复合膜，由所述的制备方法制备而成。
[0018]本申请的有益效果如下：
[0019]1、采用共混法和非溶剂致相分离法制备PVDF/EAA平板膜，从而提高了原始平板膜的性能，比如耐高温性、耐腐蚀性以及良好的渗透性能和环境稳定性；
[0020]2、通过界面聚合，可以在PVDF/EAA平板膜表面赋予丰富的官能团，通过影响膜的微结构，提高膜的传输效率、稳定性和可用性；
[0021]3、在界面聚合改性的过程中，水相亚胺和油相酰氯的反应可以生成致密的聚酰胺皮层，具有自抑制性；
[0022]4、聚酰胺皮层在初始阶段可以阻止水相单体向反应区扩散，从而制得厚度小于50nm的薄膜；
[0023]5、分离层和支撑层之间形成的分离层/支撑层互嵌的界面区足够紧密，使得复合膜的分离层和支撑层之间相互作用更加牢固；
[0024]6、聚偏氟乙烯双层复合膜不仅保证了渗透性能，而且通过采用界面聚合改性技术，还大幅提升了复合功能，并形成了性能和结构更加稳定的双层复合膜，为水处理等领域的应用打下稳固基础。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
[0026]图1(a)
‑
(d)分别是本申请实施例提供的比较例一、实施例一、实施例二和实施例三的表面电镜图；
[0027]图2(a)
‑
(d)分别是本申请实施例提供的比较例一、实施例一、实施例二和实施例三的断面电镜图；
[0028]图3是本申请实施例提供的比较例一、实施例一、实施例二和实施例三的红外光谱图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于界面聚合的聚偏氟乙烯双层复合膜制备方法，其特征在于，包括：步骤一：按质量分数提供13％～16％的聚偏氟乙烯、2％～5％的聚乙二醇400、75％～80％的N
‑
N二甲基乙酰胺以及1％～5％的聚乙烯丙烯酸，然后在第一温度下，将聚偏氟乙烯分散在N
‑
N二甲基乙酰胺中，然后再加入聚乙二醇400，于第二温度下搅拌第一时间后，加入聚乙烯丙烯酸，于第三温度下搅拌第二时间后，得到铸膜液；步骤二：将铸膜液于第四温度下恒温静置脱泡第三时间后，将铸膜液倒在玻璃板上，使用刮膜机制备成平板膜，再将玻璃板迅速置于第五温度的去离子水中经固
‑
液相转变，得到聚偏氟乙烯/聚乙烯丙烯酸单层膜支撑层；步骤三：将聚偏氟乙烯/聚乙烯丙烯酸单层膜支撑层浸入水相一段时间，将其取出并排空以去除多余的溶剂，随后将聚偏氟乙烯/聚乙烯丙烯酸单层膜支撑层浸入油相一段时间；将聚偏氟乙烯/聚乙烯丙烯酸单层膜支撑层取出，在第六温度的鼓风干燥箱中放置第四时间以进一步固化聚酰胺层，完成交联，得到聚偏氟乙烯双层复合膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，第一温度、第二温度以及第三温度均为70℃；第一时间为2h，第二时间为24h。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中，第四温...

【专利技术属性】
技术研发人员：武晓，秦舒浩，崔振宇，张道海，薛禹，龙雪彬，刘琪，段丽，
申请(专利权)人：贵州省材料技术创新基地，
类型：发明
国别省市：