疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法。該方法包括如下步驟：將鄰苯二酚類化合物和多胺分子溶解于溶劑中，并調(diào)節(jié)其pH值至堿性得到改性溶液；將疏水性聚合物微孔膜浸泡至所述改性溶液中，經(jīng)反應即實現(xiàn)對所述疏水性聚合物微孔膜的表面改性；所述鄰苯二酚類化合物的結(jié)構(gòu)式如式Ⅰ所示，式Ⅰ中，R為H、-CH3、-（CH2）nCOOH、-CHO或OH，n為0～2之間的整數(shù)。本發(fā)明中改性的微孔膜可以應用于鋰二次電池、鎳-氫電池、鎳-鎘電池、聚合物電池等的正負極材料的隔膜，以及反滲透膜、微濾膜、納濾膜、超濾膜、電滲析膜、氣體分離膜等分離膜領域，提高材料和器件的性能。
【專利說明】疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法，屬于表面化學領域。
【背景技術】
[0002]聚合物微孔膜廣泛用作電池隔膜(鋰離子電池、鎳-氫電池、鎳-鎘電池、聚合物電池等)以及分離膜(反滲透膜、微濾膜、納濾膜、超濾膜、電滲析膜、氣體分離膜等)。其中，疏水性聚合物微孔膜(如聚烯烴、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜和聚酰亞胺等)占據(jù)了很大的市場份額。然而，由于聚合物微孔膜很多場合與非極性介質(zhì)(如極性電解液、水溶液等)接觸，而此類微孔膜與介質(zhì)的浸潤性不好，很大程度上影響了微孔膜及其構(gòu)筑器件的性能。改善聚合物微孔膜與接觸介質(zhì)的浸潤性，是提高其性能和擴展應用范圍的重要方法，一直是科學和工業(yè)界的關注重點。
[0003]物理和化學方法都可用于疏水性聚合物微孔膜表面改性。常見方法包括等離子體處理、表面活性劑處理、親水性聚合物涂敷及接枝改性等。等離子處理可在表面產(chǎn)生極性基團，有效改善微孔膜的浸潤性。但是，高能等離子體處理易造成聚合物孔結(jié)構(gòu)破壞，昂貴的設備也限制了其大規(guī)模應用。表面活性劑處理利用其兩親性，將疏水端吸附于非極性表面，將親水端與極性介質(zhì)接觸，可提高疏水微孔膜的浸潤性。但是，表面活性劑吸附量少，效果不明顯，而且疏水相互作用為弱相互作用，不穩(wěn)定。另外，親水性聚合物涂覆存在結(jié)合力不強，易造成微孔堵塞的缺陷。接枝改性則需隔絕氧氣，并在高溫或高能引發(fā)下進行，設備要求聞，也易造成堵孔。
[0004]2007年，Lee等受貽貝的通用黏附性啟發(fā)，利用多巴胺氧化聚合，開發(fā)了一種通用的表面/界面改性方法。該方法可在多種表面生成含有羥基與氨基等極性集團的聚多巴胺膜，與極性溶劑浸潤良 好。研究表明，這種方法需要多巴胺中的鄰苯二酚基團與胺基共同作用才能產(chǎn)生效果。然而，多巴胺為醫(yī)用試劑，合成和提取困難，價格昂貴，根本無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法，可用于多種疏水性微孔聚合物膜的改性，本發(fā)明的方法可以提高疏水性聚合物微孔膜與極性介質(zhì)的浸潤性，即使疏水性聚合物微孔膜具有親水性能。
[0006]本發(fā)明所提供的疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法，包括如下步驟:
[0007]將鄰苯二酚類化合物和多胺分子溶解于溶劑中，并調(diào)節(jié)其pH值至堿性得到改性溶液；
[0008]將疏水性聚合物微孔膜浸泡至所述改性溶液中，經(jīng)反應即實現(xiàn)對所述疏水性聚合物微孔膜的表面改性；
[0009]所述鄰苯二酚類化合物的結(jié)構(gòu)式如式I所示，
[0010]
【權(quán)利要求】
1.疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法，包括如下步驟: 將鄰苯二酚類化合物和多胺分子溶解于溶劑中，并調(diào)節(jié)其pH值至堿性得到改性溶液； 將疏水性聚合物微孔膜浸泡至所述改性溶液中，經(jīng)反應即實現(xiàn)對所述疏水性聚合物微孔膜的表面改性； 所述鄰苯二酚類化合物的結(jié)構(gòu)式如式I所示，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面改性方法，其特征在于:所述鄰苯二酚類化合物為鄰苯二酚、3，4- 二羥基甲苯、3，4- 二羥基苯甲酸、3，4- 二羥基苯乙酸、3，4- 二羥基苯丙酸、3，4- 二羥基苯甲醛或苯三酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面改性方法，其特征在于:所述多胺分子為二胺、多乙烯多胺、聚乙烯胺或聚乙烯亞胺； 所述二胺為乙二胺、丁二胺、己二胺、苯二胺或賴氨酸； 所述多乙烯多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺或六乙烯七胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的表面改性方法，其特征在于:所述改性溶液中，所述鄰苯二酹類化合物的濃度為0.1~5mg/mL ； 所述鄰苯二酚類化合物與所述多胺分子的質(zhì)量比為I~1:5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的表面改性方法，其特征在于:所述改性溶液的pH值為8~13 ; 通過有機堿性物質(zhì)或無機堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的表面改性方法，其特征在于:所述溶劑為水或水與有機溶劑的混合溶劑； 所述水與有機溶劑的混合溶劑中，所述水與所述有機溶劑的體積比為1:0~4，但所述有機溶劑的量不為零； 所述有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、正丙醇、異丙醇、乙二醇、丙三醇、N，N’ - 二甲基甲酰胺或四氫呋喃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的表面改性方法，其特征在于:所述疏水性聚合物微孔膜為聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、聚四氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚砜微孔膜、聚醚砜微孔膜或聚酰亞胺微孔膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的表面改性方法，其特征在于:所述疏水性聚合物微孔膜的平均孔徑為0.1~I ii m、孔隙率為20%~85%，膜厚為15~500 u m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的表面改性方法，其特征在于:所述反應的溫度為20~60°C，時間為4~24小時。
10.權(quán)利要求1-9中任一項所述表面改性方法得到的改性疏水性聚合物微孔膜。
【文檔編號】C08L23/06GK103613780SQ201310566228
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】吳俊杰, 沈衡, 王昊, 趙寧, 張小莉, 徐堅 申請人:中國科學院化學研究所