一种亲水性ＰＶＤＦ材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种亲水性ＰＶＤＦ材料及其制备方法，可使其水接触角降低至８０度左右，大大提高了ＰＶＤＦ材料的亲水性。该亲水性ＰＶＤＦ材料的制备方法操作方便并且产品性能稳定。本发明专利技术的亲水性ＰＶＤＦ材料，其是由以下重量百分比的原料制成：ＰＶＤＦ４３～８４％、亲水改性单体１６～４５％、ＳＡＮ０～１９％、无机亲水改性材料０～５％、过氧化物引发剂０．２～１％，其中ＳＡＮ为丙烯腈与苯乙烯的共聚物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种PVDF材料及其制备方法，更具体地说涉及一种亲水性PVDF材料 及其制备方法。
技术介绍
随着低碳经济时代的来临，低能耗分离技术诸如高性能微/纳滤膜的开发日益重 要。聚偏氟乙烯(PVDF)由于碳氟键键能高、键长短，表现出优异的抗氧化性、热稳定性、水 解稳定性以及良好的机械和成膜性能，由其制备的PVDF微孔膜已成功应用于膜蒸馏、气体 净化、有机溶剂精制等方面。然而，氟原子的低表面能使PVDF材料具有较强的疏水性，限制 了其在生化制药、食品饮料及水处理等水相分离体系的应用。PVDF材料的强疏水性使其在 使用过程中容易吸附油性物质而造成污染，特别是PVDF膜在过滤含蛋白质等油性物质的 水溶液时，容易引起膜孔堵塞和通量下降，从而降低生产效率，增加操作成本，制约了其在 膜分离领域的应用。通过对PVDF材料的亲水改性，可以从根本上解决其易污染的问题，提 高PVDF材料的综合性能，拓展其在不同领域的应用。目前，PVDF常用的亲水改性方法主要 有三种表面涂覆、表面接枝和共混改性。如申请号为200410024928和200610026461发 明专利分别公开了利用表面涂覆和表面接枝亲水改性PVDF。其中表面涂覆方法效果不稳 定；而通过表面接枝虽然能够取得较好的改性效果，但由于此法对生产条件要求较高，同时 耗能也较大，因而限制了其在大规模工业生产中的应用。目前典型的作为与PVDF物理共混 的亲水改性剂是一些亲水性聚合物，其含量直接影响着PVDF的力学性能和亲水性。公开号 为CN101319081的专利技术专利公开了一种熔融共混改性PVDF亲水性的材料和方法，虽然改性 效果不错。然而，由于PVDF极强的疏水性，使得强亲水性的聚合物不容易与之共混相容，而 弱亲水性的聚合物共混对其亲水性的提高又比较有限，因此在改性剂的选择上有一定的局 限；另外，长时间的高温热处理会使亲水化改性后PVDF中的氟原子向表面迁移，从而达到 能量较低的热力学平衡态，普通物理共混方法很难维持持久的亲水改性效果，所以其改性 材料组成和改性方法还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术存在的不足与问题，提供了一种亲水性PVDF材料， 可使其水接触角降低至80度左右，大大提高了 PVDF材料的亲水性。同时本专利技术还提供了该亲水性PVDF材料的制备方法，该方法操作方便并且产品 性能稳定。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术的亲水性PVDF材料，其是由以下重量百分比的原料制成PVDF43 84%亲水改性单体16 45%SAN0 19%无机亲水改性材料 0 5%过氧化物引发剂 0.2 1%其中SAN为丙烯腈与苯乙烯的共聚物。本专利技术的亲水性PVDF材料，其进一步的技术方案是所述的亲水改性单体为极性 的甲基丙烯酸甲酯(MMA)。本专利技术的亲水性PVDF材料，其进一步的技术方案还可以是所述的无机亲水改性 材料为Ti02、SiO2或Al2O3 ；再进一步的技术方案是所述的无机亲水改性材料的用量重量百 分比为1.7 2. 6%本专利技术的亲水性PVDF材料，其进一步的技术方案还可以是所述的丙烯腈与苯乙 烯的共聚物中丙烯腈单体含量为26% 33%;再进一步的技术方案是所述的丙烯腈与苯乙 烯的共聚物的用量重量百分比为6 19%。本专利技术的亲水性PVDF材料，其进一步的技术方案还可以是所述的过氧化物引发 剂为过氧化二苯甲酰。本专利技术上述的亲水性PVDF材料的制备方法是将原料在溶液状态下，使用原位聚 合方法，实现在聚合的同时完成分子链之间的充分共混。本专利技术的亲水性PVDF材料的制备方法，其进一步的技术方案是包括以下步骤将PVDF配置为含量IOwt %的DMF溶液，再按照配比分别将PVDF溶液和其它所用 原料加入反应器中，最后加入引发剂并在氮气气氛保护下聚合4 7h，聚合温度为75 80°C ；将聚合所得反应液逐滴滴入无水乙醇中沉淀提纯改性产物，然后进行过滤、洗涤、干 燥后，得到最终产物亲水性PVDF材料；再进一步的技术方案是所述的引发剂为过氧化二苯 甲酰。本专利技术与先有技术相比具有以下有益效果原位聚合法是一种特殊的共混方法，应用于PVDF的亲水改性即指将亲水性高分 子单体以分子级别分散在PVDF的溶液中，再加以引发剂在一定温度和浓度下引发单体聚 合。由于形成的共混物中两种聚合物分子在微观水平均勻分散，从而达到两种聚合物分子 在分子水平的接触。这一优势可解决目前PVDF普通共混改性中的相容性问题。另外，这些 改性所用的亲水聚合物的亲水性只是相对于PVDF的强疏水性而言，其亲水性远不如无机 材料(如TiO2、SiO2和Al2O3等)。在此基础上，本专利技术同时选择无机材料与有机材料共用亲 水改性PVDF，制备出了高亲水性的PVDF复合材料。本专利技术所制备的PVDF材料在保持PVDF 材料原有的强度高、韧性好，耐腐蚀，户外耐候性较好，化学稳定性好等特点的情况下，其水 接触角从93度左右降低至80度左右，亲水性显著提高，即抗污染性能增强，扩大了 PVDF材 料的应用领域，延长了 PVDF材料的使用寿命。同时本专利技术采用原位聚合的制备方法，工艺 简单易行，在聚合的同时完成分子链之间的充分共混，链与链之间的相互缠结作用可维持 PVDF材料较久的亲水改性效果，使其耐久性得到保障。具体实施例方式以下通过具体实施例说明本专利技术，但本专利技术并不仅仅限定于这些实施例，本专利技术 用接触角来表示PVDF材料的亲水性，这一数值越小，表明亲水性越好。实施例1原料质量配比为PVDF 5. 04g、精制后甲基丙烯酸甲酯(MMA) 0. 96g ；配置PVDF含量为IOwt %的N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶液，按照以上配比分别加 入PVDF溶液和MMA于三口烧瓶中，最后以过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂进行聚合，聚合 温度设定为75°C，在氮气气氛保护下聚合5h，将聚合所得反应液逐滴滴入无水乙醇中沉淀 以提纯改性产物，之后进行过滤、洗涤、干燥，得到最终产物。接触角检测其结果见表1。实施例2原料质量配比为PVDF 5. 0g、精制后MMA 2. Og ；配置PVDF含量为IOwt % WDMF溶液，按照以上配比分别加入PVDF溶液和MMA于 三口烧瓶中，最后以BPO为引发剂进行聚合，聚合温度设定为80°C，在氮气气氛保护下聚合 4h，将聚合所得反应液逐滴滴入无水乙醇中沉淀以提纯改性产物，之后进行过滤、洗涤、干 燥，得到最终产物。接触角检测其结果见表1。实施例3原料质量配比为PVDF 5. 0g、精制后MMA 3. Og ；配置PVDF含量为IOwt % WDMF溶液，按照以上配比分别加入PVDF溶液和MMA于 三口烧瓶中，最后以BPO为引发剂进行聚合，聚合温度设定为80°C，在氮气气氛保护下聚合 7h，将聚合所得反应液逐滴滴入无水乙醇中沉淀以提纯改性产物，之后进行过滤、洗涤、干 燥，得到最终产物。接触角检测其结果见表1。实施例4原料质量配比为PVDF 4. 95g、精制后MMA 4. 05g。配置PVDF含量为IOwt % WDMF溶液，按照以上配比分别加入PVDF溶液和MMA于 三口烧瓶中，最后以BPO为引发剂进行聚合，聚合温度设定为78°C，在氮气气氛保护下聚合 5h，将聚合所得反应液逐滴滴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亲水性ＰＶＤＦ材料，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：ＰＶＤＦ４３～８４％亲水改性单体１６～４５％ＳＡＮ０～１９％无机亲水改性材料０～５％过氧化物引发剂０．２～１％其中ＳＡＮ为丙烯腈与苯乙烯的共聚物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，赵学娟，陈双俊，成静，张伟，王晓琳，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]