[发明专利]一种新型疏水膜及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于疏水膜制备技术领域，尤其涉及一种利用高分子共聚物材料制备得到的新型疏水膜及其制备方法。

【背景技术】

近几十年来膜分离技术得到了快速的发展，促生了大量的新型膜过程。随着膜蒸馏、膜萃取、渗透汽化等基于疏水膜的新型膜过程的出现和发展，对于分离膜的疏水性能及强度提出了更高的要求，增强型疏水膜制备与应用也成为膜分离领域的研究热点之一。目前增强型疏水膜制备主要通过新型制膜材料的寻找、膜改性、膜结构控制和改善、制膜工艺的调整与优化等方面入手，取得了一定的进展和成果。

膜改性是指通过物理或化学的方法对已经成形的膜进行表面处理，包括化学基团接枝、紫外光/等离子体处理、原位化学反应等过程。膜改性在PVDF膜亲水化过程中应用较多，也是一种有效的疏水改性方法。但是改性的过程较复杂且不易控制，容易出现膜表面不均匀的现象。同时，膜改性可能会影响膜原有的结构，对膜的强度和其他性能造成影响。

膜结构的控制和改善是增强型疏水膜制备的另一条思路，主要是通过铸膜液的成分的控制或制膜条件的调控来寻找得到最理想膜结构的制膜条件，这种方法可以在一定程度上得到相对较理想的膜，但是由于材料和工艺的限制，难以获得综合性能都比较理想的膜。

膜改性和膜结构控制主要是针对现有膜疏水性及孔结构方面不够理想而做的工作，而制膜工艺的调整和优化也是增强型疏水膜制备的一个重要思路，其主要目的是解决现有PVDF膜强度不够好的问题。制膜工艺的调整和优化主要有以下三个方面的着手点：一是制备多层复合膜，通过强度较高的基层和性能较好的表层来达到膜强度和性能的综合提升，但也存在基层与表层的相容性问题；二是制备异形膜，包括多通道中空纤维膜、旋转中空纤维膜、旋转加强筋中空纤维膜等，异形膜虽然可以一定程度上提高膜的强度和性能，但是工艺大大的复杂化；三是制备纤维增强型膜，通过强度较高的纤维导入膜基体内增强膜的机械性能，纤维包括纤维管、纤维绳、短纤维，可以镶嵌在膜的内外表面或整合在膜内以增强膜机械强度，但是纤维与膜材料之间容易脱落，造成膜的损坏。

膜的疏水性能和膜材料本身的性能具有很大的关系，因此通过寻找合适材料是疏水膜制备的一个较为简单可靠的方法。目前用于疏水膜制备的材料主要有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)，但后两种难于溶解、成膜过程复杂且难以控制，因此具有较好的溶解性能以及物理、化学耐受性的PVDF成为了最佳的选择，得到了大量的研究和应用。但是PVDF膜的疏水性能有限，且膜强度、膜孔结构及使用效能等方面仍有待提高，无法满足越来越严格的应用要求。

因此，近十多年来，研究者开始将PVDF共聚物材料比如PVDF-HFP(F2.6)、PVDF-TFE(F2.4)等应用于疏水膜的制备和应用领域，共聚物材料兼具两种材料的优点，且材料间的相互作用可以使得制备的膜具有更优良的性质。目前主要以PVDF为主的疏水膜存在的疏水性不够高、强度不够强、使用效能不够好的现象。

【发明内容】

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，选用聚偏氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物即PVDF-CTFE作为成膜高分子聚合物，提供一种疏水性更强、性能更好的新型疏水膜及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种新型疏水膜的制备方法，该方法包含如下步骤：

1)将PVDF-CTFE共聚物粉末放置于烘箱内在30-90℃恒温下经12-36小时干燥除湿；

2)将成孔剂和有机溶剂按照一定比例溶解混匀以后，加入上述1)中经过干燥除湿处理的PVDF-CTFE共聚物粉末，在25-70℃下恒温以50-1400转/分钟的速率搅拌24小时以上后，再在25-70℃下恒温静置脱泡12小时以上后形成均一的铸膜液，该铸膜液的组成成分重量百分比PVDF-CTFE共聚物8-25％、成孔剂0-15％和有机溶剂70-88％；

3)将上述2)中的铸膜液经过刮膜装置刮制成初生膜；

4)将上述3)中的初生膜在空气中停留10秒后以自来水为凝胶浴浸泡24小时后在空气环境中晾干，即得到新型疏水膜。

进一步，所述的PVDF-CTFE共聚物为下述的一种或几种：苏威31508、苏威32008、3MPVDF31508、3MPVDF320082

进一步，所述的成孔剂为下述物质中的一种或几种：有机高分子聚合物聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇；