一种PVDF改性滤膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及PVDF滤膜生产领域，尤其是指一种PVDF改性滤膜及其制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有优良的化学稳定性、热稳定性和抗紫外辐射能力等优点，已广泛用于膜材料制备。但由于PVDF的表面能低，疏水性强，制备出来的膜容易吸附有机杂质而被污染，所以提高膜的抗亲水能力具有重要意义。

对PVDF膜的亲水性改性方法主要有共混改性、表面改性和化学改性等。

共混改性会使本身为疏水性的膜获得一定程度的亲水性，但是有时候亲水性成分会随着时间而逐渐从膜中析出，例如水溶性亲水成分如PVP会在水过滤过程中从膜中慢慢浸出，不仅会影响膜的过滤性能，还会造成水中有机物含量偏高；

表面改性主要是通过辐照、光引发、等离子体技术改变表面的亲水性链，这种亲水性过程复杂，而且不能达到预期效果；

化学改性通常产率低、重现性差和难以用于商业生产，而且化学改性的PVDF膜通常会丧失其机械强度和化学稳定性。

综上所述，亟需提供一种具有高通量和高渗透性，同时抗污染能力和使用寿命长的PVDF改性滤膜，同时提供一种对膜的伸长率和最大拉力的影响比较小的制备方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明目的在于提供一种高通量和高渗透性、抗污染能力和使用寿命长的PVDF改性滤膜，同时提供一种PVDF改性滤膜的制备方法，对膜的伸长率和最大拉力的影响比较小。为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：

(二)技术方案

一种PVDF改性滤膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、向PVDF粉末中加入无水乙醇溶液，得到混合液A；

S2、向混合液A中加入一定量的强碱溶液，加热至45～65℃，并以80～120r/min的速度搅拌10～20min，调节pH为7，得到混合液B；

S3、对混合液B进行抽滤、洗涤以及烘干，得到PVDF预处理粉末C；

S4、在通氮气环境下，向PVDF预处理粉末C中加入胺类物质，并在60～80℃下混合均匀，得到混合物D；

S5、对混合物D进行抽滤、洗涤以及烘干，得到改性PVDF粉末E：

S6、向改性PVDF粉末E中加入酚类物质，并搅拌均匀，得到混合液F；

S7、将混合液F均匀涂覆到平板表面，并置于25-30℃的水中固化成型，得到PVDF滤膜G；

S8、将PVDF滤膜G分别用无水乙醇和去离子水超声清洗，干燥后得到表面干净的PVDF滤膜H；

S9、在等离子体环境下活化PVDF滤膜H的表面；在真空状态下，将气态的DMAA与PVDF滤膜表面进行接枝反应，再与4-溴丁酸反应，得到PVDF改性滤膜。

进一步，所述胺类物质为对甲苯胺、乙酰胺、己二胺、2-胺基-4-甲基戊烷中的一种或多种。

进一步，所述酚类物质包含茶多酚、葡萄多酚、苹果多酚中的一种或多种。

进一步，所述PVDF粉末和无水乙醇的质量比为1∶20-25。

进一步，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液。

进一步，所述PVDF滤膜G的厚度为150-250μm。

一种PVDF改性滤膜，由上述任意一项所述PVDF改性滤膜的制备方法制备而成。

(三)有益效果

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，得到的PVDF改性滤膜具有较强的亲水性、物理性能稳定、抗污染性能好；制得的改性滤膜的膜厚度控制在100～300μm，大大提高了改性滤膜的表面积；改性后膜表面的聚合物本身具有一定的亲水作用，可协同PVDF改性滤膜产生亲水作用，使膜表面的耐溶剂性增强，提高了膜的抗污染能力和延长其寿命，同时本发明的PVDF改性滤膜的制备方法对膜的伸长率和最大拉力的影响比较小，且处理方法成本低，工艺简单，易于实现商业化生产。

具体实施方式

实施例1、

一种PVDF改性滤膜，由以下步骤制得：

S1、向PVDF粉末中加入无水乙醇溶液，得到混合液A，其中PVDF粉末和无水乙醇的质量比为1∶20；

S2、向混合液A中加入一定量的氢氧化钠溶液，加热至45℃，并以120r/min的速度搅拌20min，调节pH为7，得到混合液B；

S3、对混合液B进行抽滤、洗涤以及烘干，得到PVDF预处理粉末C；

S4、在通氮气环境下，向PVDF预处理粉末C中加入对甲苯胺，并在60℃下混合均匀，得到混合物D；

S5、对混合物D进行抽滤、洗涤以及烘干，得到改性PVDF粉末E：

S6、向改性PVDF粉末E中加入茶多酚，并搅拌均匀，得到混合液F；

S7、将混合液F均匀涂覆到平板表面，涂覆厚度为150μm，并置于25℃的水中固化成型，得到PVDF滤膜G；

S8、将PVDF滤膜G分别用无水乙醇和去离子水超声清洗，干燥后得到表面干净的PVDF滤膜H；

S9、在等离子体环境下活化PVDF滤膜H的表面；在真空状态下，将气态的DMAA与PVDF滤膜表面进行接枝反应，再与4-溴丁酸反应，得到PVDF改性滤膜。

实施例2、

一种PVDF改性滤膜，由以下步骤制得：

S1、向PVDF粉末中加入无水乙醇溶液，得到混合液A，其中PVDF粉末和无水乙醇的质量比为1∶25；

S2、向混合液A中加入一定量的氢氧化钠溶液，加热至65℃，并以80r/min的速度搅拌10min，调节pH为7，得到混合液B；

S3、对混合液B进行抽滤、洗涤以及烘干，得到PVDF预处理粉末C；

S4、在通氮气环境下，向PVDF预处理粉末C中加入乙酰胺，并在80℃下混合均匀，得到混合物D；

S5、对混合物D进行抽滤、洗涤以及烘干，得到改性PVDF粉末E：

S6、向改性PVDF粉末E中加入葡萄多酚，并搅拌均匀，得到混合液F；

S7、将混合液F均匀涂覆到平板表面，涂覆厚度为250μm，并置于30℃的水中固化成型，得到PVDF滤膜G；

S8、将PVDF滤膜G分别用无水乙醇和去离子水超声清洗，干燥后得到表面干净的PVDF滤膜H；

S9、在等离子体环境下活化PVDF滤膜H的表面；在真空状态下，将气态的DMAA与PVDF滤膜表面进行接枝反应，再与4-溴丁酸反应，得到PVDF改性滤膜。

实施例3、

一种PVDF改性滤膜，由以下步骤制得：

S1、向PVDF粉末中加入无水乙醇溶液，得到混合液A，其中PVDF粉末和无水乙醇的质量比为1∶23；

S2、向混合液A中加入一定量的氢氧化钠溶液，加热至55℃，并以100r/min的速度搅拌15min，调节pH为7，得到混合液B；

S3、对混合液B进行抽滤、洗涤以及烘干，得到PVDF预处理粉末C；

S4、在通氮气环境下，向PVDF预处理粉末C中加入己二胺，并在70℃下混合均匀，得到混合物D；

S5、对混合物D进行抽滤、洗涤以及烘干，得到改性PVDF粉末E：

S6、向改性PVDF粉末E中加入茶多酚、葡萄多酚、苹果多酚中的一种或多种，并搅拌均匀，得到混合液F；

S7、将混合液F均匀涂覆到平板表面，涂覆厚度为200μm，并置于28℃的水中固化成型，得到PVDF滤膜G；

S8、将PVDF滤膜G分别用无水乙醇和去离子水超声清洗，干燥后得到表面干净的PVDF滤膜H；

S9、在等离子体环境下活化PVDF滤膜H的表面；在真空状态下，将气态的DMAA与PVDF滤膜表面进行接枝反应，再与4-溴丁酸反应，得到PVDF改性滤膜。

实施例4、

一种PVDF改性滤膜，由以下步骤制得：

S1、向PVDF粉末中加入无水乙醇溶液，得到混合液A，其中PVDF粉末和无水乙醇的质量比为1∶20；

S2、向混合液A中加入一定量的氢氧化钠溶液，加热至65℃，并以80r/min的速度搅拌20min，调节pH为7，得到混合液B；

S3、对混合液B进行抽滤、洗涤以及烘干，得到PVDF预处理粉末C；

S4、在通氮气环境下，向PVDF预处理粉末C中加入2-胺基-4-甲基戊烷，并在60℃下混合均匀，得到混合物D；

S5、对混合物D进行抽滤、洗涤以及烘干，得到改性PVDF粉末E：

S6、向改性PVDF粉末E中加入茶多酚和葡萄多酚，并搅拌均匀，得到混合液F；

S7、将混合液F均匀涂覆到平板表面，涂覆厚度为180μm，并置于25℃的水中固化成型，得到PVDF滤膜G；

S8、将PVDF滤膜G分别用无水乙醇和去离子水超声清洗，干燥后得到表面干净的PVDF滤膜H；

S9、在等离子体环境下活化PVDF滤膜H的表面；在真空状态下，将气态的DMAA与PVDF滤膜表面进行接枝反应，再与4-溴丁酸反应，得到PVDF改性滤膜。

实施例5、

一种PVDF改性滤膜，由以下步骤制得：

S1、向PVDF粉末中加入无水乙醇溶液，得到混合液A，其中PVDF粉末和无水乙醇的质量比为1∶22；

S2、向混合液A中加入一定量的氢氧化钠溶液，加热至50℃，并以90r/min的速度搅拌12min，调节pH为7，得到混合液B；

S3、对混合液B进行抽滤、洗涤以及烘干，得到PVDF预处理粉末C；

S4、在通氮气环境下，向PVDF预处理粉末C中加入对甲苯胺和2-胺基-4-甲基戊烷，并在65℃下混合均匀，得到混合物D；

S5、对混合物D进行抽滤、洗涤以及烘干，得到改性PVDF粉末E：

S6、向改性PVDF粉末E中加入茶多酚、葡萄多酚、苹果多酚中的一种或多种，并搅拌均匀，得到混合液F；

S7、将混合液F均匀涂覆到平板表面，涂覆厚度为220μm，并置于28℃的水中固化成型，得到PVDF滤膜G；

S8、将PVDF滤膜G分别用无水乙醇和去离子水超声清洗，干燥后得到表面干净的PVDF滤膜H；

S9、在等离子体环境下活化PVDF滤膜H的表面；在真空状态下，将气态的DMAA与PVDF滤膜表面进行接枝反应，再与4-溴丁酸反应，得到PVDF改性滤膜。

上述5个实施例所得的PVDF改性滤膜的各项性能见下表1：

表1 实施例1-5所得PVDF改性滤膜的各项性能

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。