技術(shù)背景

本發(fā)明涉及一種膜表面親水性改性的方法，尤其涉及一種親水性聚偏氟乙烯膜的制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

聚偏氟乙烯（pvdf）由于含有c-f鍵，同時(shí)聚偏氟乙烯是一種線型半結(jié)晶型聚合物，具有較好的力學(xué)性能、耐熱、耐化學(xué)腐蝕、易成膜等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于制備微濾膜、超濾膜和反滲透膜等水處理膜領(lǐng)域，但是由于聚偏氟乙烯膜的表面能低，具有強(qiáng)疏水性，這一性能使聚偏氟乙烯膜在水處理過程中存在通量低和容易被污染，減少了聚偏氟乙烯的水處理使用壽命，限制了聚偏氟乙烯膜在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。因此改性聚偏氟乙烯的親水性迫在眉睫，目前比較簡單有效的方法是采用親水性的無機(jī)材料對(duì)聚偏氟乙烯進(jìn)行共混改性，但是無機(jī)材料在聚偏氟乙烯材料內(nèi)分散性不好，導(dǎo)致改性后的復(fù)合材料的性能不穩(wěn)定。本發(fā)明提供了一種親水性聚偏氟乙烯膜的制備方法，先采用等離子體輻照工藝或化學(xué)法表面處理工藝將聚偏氟乙烯膜的表面處理引入功能基團(tuán)，然后浸漬在改性納米粉體的溶膠中，納米粉體本身具有較好的親水性同時(shí)納米粉體的表面富集大量的羥基，熱處理之后即可制備出親水性的聚偏氟乙烯膜，上述方法可以高效改善聚偏氟乙烯的親水性，擴(kuò)大聚偏氟乙烯在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于本發(fā)明提供了一種親水性聚偏氟乙烯膜的制備方法，采用等離子體輻照工藝或化學(xué)法表面處理工藝在聚偏氟乙烯膜的表面引入親水性官能團(tuán)，然后浸漬在納米粉體的溶膠中，所述納米粉體本身具有較好的親水性同時(shí)納米粉體的表面富集大量的羥基，熱處理之后即可制備出親水性的聚偏氟乙烯膜，顯著改善聚偏氟乙烯的親水性，擴(kuò)大聚偏氟乙烯在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：先在聚偏氟乙烯膜的表面接枝官能團(tuán)，然后將接枝后的聚偏氟乙烯膜浸漬在納米粉體的溶膠中。

所述在聚偏氟乙烯膜的表面接枝官能團(tuán)可以采用等離子體輻照工藝在聚偏氟乙烯膜的表面接枝親水性官能團(tuán)，其中等離子體輻照的功率為80-200w，等離子體處理聚偏氟乙烯膜的時(shí)間為80-180s。采用等離子體輻照工藝在聚偏氟乙烯膜的表面引入親水性官能團(tuán)，所述親水性官能團(tuán)與納米粉體浸漬液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行鍵合，經(jīng)過熱處理后使得聚偏氟乙烯的表面摻雜有納米粉體，納米粉體表面的羥基賦予聚偏氟乙烯表面親水性，制備親水性的聚偏氟乙烯膜，擴(kuò)大聚偏氟乙烯膜在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。所述等等離子體輻照功率和處理時(shí)間不宜過大，否則將破壞聚偏氟乙烯膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然而等等離子體輻照功率和等離子體輻照處理時(shí)間過低，將使聚偏氟乙烯表面接枝率極低甚至不接枝。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)分析得到上述最優(yōu)范圍值。

所述在聚偏氟乙烯膜的表面接枝官能團(tuán)可以采用化學(xué)法，包括以下步驟：

步驟a，將聚偏氟乙烯膜在15%-20%naoh溶液中50-75℃下處理3-6h，取出洗凈備用；

步驟b，將步驟a中處理后的聚偏氟乙烯膜放在15%-30%高錳酸鉀溶液中，45-65℃下處理2-4h,取出洗凈備用。

采用化學(xué)試劑對(duì)聚偏氟乙烯膜的表面進(jìn)行脫hf，然后引入親水性官能團(tuán)，所述親水性官能團(tuán)與納米粉體浸漬液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行鍵合，經(jīng)過熱處理后使得聚偏氟乙烯的表面摻雜有納米粉體，納米粉體表面的羥基賦予聚偏氟乙烯表面親水性，制備親水性的聚偏氟乙烯膜，擴(kuò)大聚偏氟乙烯膜在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。由于在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生hf因此必須保持通風(fēng)狀態(tài)，最好在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

所述步驟a中的naoh為強(qiáng)堿，同時(shí)也可以用其他的強(qiáng)堿，如氫氧化鈣、氫氧化鉀。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述浸漬在納米粉體的溶膠中的時(shí)間為5-100min。保證聚偏氟乙烯的表面充分浸漬在納米分體的溶膠，在聚偏氟乙烯的表面摻入納米粉體，較好的改性聚偏氟乙烯的表面。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，所述納米粉體包括納米zno、al2o3、tio2、sio2中任一種。納米粉體中的金屬鍵與處理之后的聚偏氟乙烯膜表面的親水性官能團(tuán)產(chǎn)生配位鍵，有效的鍵合，牢固的在聚偏氟乙烯膜的表面引入納米粉體，納米粉體本身具有較好的親水性同時(shí)納米粉體的表面富集大量的羥基，納米粉體的摻雜可以有效改善聚偏氟乙烯表面親水性，制備出親水性的聚偏氟乙烯膜，擴(kuò)大聚偏氟乙烯膜在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提供了一種親水性聚偏氟乙烯膜的制備方法，采用等離子體輻照工藝或化學(xué)法表面處理工藝在聚偏氟乙烯膜的表面引入親水性官能團(tuán)，然后浸漬在納米粉體的溶膠中，納米粉體本身具有較好的親水性同時(shí)納米粉體的表面富集大量的羥基，熱處理之后即可制備出親水性的聚偏氟乙烯膜，工藝簡單易操作，可以有效改善聚偏氟乙烯的親水性，擴(kuò)大聚偏氟乙烯在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

附圖說明

無。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

將聚偏氟乙烯膜在15%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）naoh溶液中，在50℃下處理5h，取出、洗凈，放入20%高錳酸鉀溶液中，50℃下處理3h,取出洗凈浸漬在納米粉體tio2溶膠中，熱處理后制備得到聚偏氟乙烯膜1。

采用接觸角測量儀(oca-20,dataphysics,germany)測試超純?nèi)ルx子水(電導(dǎo)率<1.0×10^-7)在膜表面的接觸角,通過微機(jī)攝像記錄其接觸角值。

本實(shí)施例制備的聚偏氟乙烯膜1的接觸角為57°，純聚偏氟乙烯材料的接觸角為95.9°，相比純聚偏氟乙烯，制備的聚偏氟乙烯膜1的接觸角顯著減小，聚偏氟乙烯膜1的表面為親水性，通過上述方法制備得到親水性的聚偏氟乙烯膜，可以提高聚偏氟乙烯水處理膜的使用效率和使用壽命，擴(kuò)大聚偏氟乙烯在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

實(shí)施例2：

將聚偏氟乙烯膜通過等離子體輻照改性，等等離子體輻照功率為100w，離子體輻照的處理時(shí)間為2min，取出浸漬在納米粉體sio2溶膠中，熱處理后制備得到聚偏氟乙烯膜2。

接觸角測試方法同實(shí)施例1，本實(shí)施例制備的聚偏氟乙烯膜2的接觸角為48°，純聚偏氟乙烯材料的接觸角為95.9°，相比純聚偏氟乙烯，制備的聚偏氟乙烯膜2的接觸角顯著減小，聚偏氟乙烯膜2的表面為親水性，對(duì)比實(shí)施例1親水性增加一方面是因?yàn)榈入x子體處理的效率較高，另一方面是因?yàn)槎趸璞砻娓患罅康牧u基且二氧化硅一般為多孔結(jié)構(gòu)。通過上述方法制備得到親水性的聚偏氟乙烯膜，可以提高聚偏氟乙烯水處理膜的使用效率和使用壽命，擴(kuò)大聚偏氟乙烯在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

實(shí)施例3：

將聚偏氟乙烯膜在20%naoh溶液中55℃下處理3h，取出洗凈放入30%高錳酸鉀溶液中，50℃下處理3h,取出洗凈浸漬在納米粉體tio2溶膠中，熱處理后制備得到聚偏氟乙烯膜3。

接觸角測試方法同實(shí)施例1，本實(shí)施例制備的聚偏氟乙烯膜1的接觸角為51°，純聚偏氟乙烯材料的接觸角為95.9°，相比純聚偏氟乙烯，制備的聚偏氟乙烯膜3的接觸角顯著減小，聚偏氟乙烯膜3的表面為親水性，對(duì)比實(shí)施例1，本實(shí)施例中聚偏氟乙烯膜的親水性增大，主要是因?yàn)槟ぬ幚頊囟茸兏撸燮蚁┑谋砻娼又πЧ^好。通過以上方法制備得到親水性的聚偏氟乙烯膜，可以提高聚偏氟乙烯水處理膜的使用效率和使用壽命，擴(kuò)大聚偏氟乙烯在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。