[发明专利]一种负载功能TiO2纳米材料的PVDF母料的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种负载功能TiO₂纳米材料的PVDF母料的制备方法与应用。该方法的具体步骤为：首先采用超临界CO₂流体方法制备功能化TiO₂微纳分散体，即将纳米TiO₂粉体、无水乙醇、表面活性剂如乙酰丙酮和曲拉通、酞菁铜光敏化剂等加入到反应釜中，通过加温搅拌溶解、CO₂流体超临界混合反应、降温降压、排气减压与降温等过程，得到浓度可调的功能化TiO₂微纳分散体；然后将该分散体与PVDF树脂按质量比1∶8‑100在高速混合机中混合均匀，得到负载功能TiO₂纳米材料的PVDF母料，其中高速混合机配有抽气排气装置，便于乙醇的回收。该纳米功能母料在PVDF专用树脂、PVDF水处理膜用铸膜液和其它含PVDF制品等领域具有广泛的用途。

技术领域

本发明涉及一种负载功能TiO₂纳米材料的PVDF母料的制备方法和应用，属于纳米功能材料领域。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性聚合物，机械强度高，具有优异的抗射线、紫外线辐射、耐冲击性、耐热和耐老化性能、极强的疏水性，在耐酸、碱、有机溶剂等苛刻环境条件和化学稳定性好，在污水处理、石油化工、电子电气和氟碳涂料等领域得到了广泛应用，在当今水污染严重及水资源缺乏的背景下，PVDF水处理膜的应用尤其显示了巨大的应用前景。

以纳米TiO₂为代表的纳米光催化材料是近年来人们研究的重点方向之一，在治理大气污染、污水处理等领域已显示了广阔的应用前景。纳米TiO₂不仅具有光催化作用，能将水中的有机物污染物氧化降解为无害的和H₂O，而且具有良好的亲水性和抑菌杀菌性，还可以吸附高氧化态的汞、银、铂等贵重金属离子，降低毒性。但单纯TiO₂作为光催化剂时，由于量子效率较低，其光催化活性有限，将纳米TiO₂进行掺杂与改性制备功能化纳米TiO₂是目前人们普遍采用的提高TiO₂的光催化效率的方法，包括金属离子(贵金属、过渡金属、稀土)掺杂、碳纳米管/石墨烯掺杂、复合半导体、表面沉积纳米金属或金属氧化物，以及对TiO₂进行有机染料敏化等。。

针对PVDF水处理膜，近年来越来越多的科学工作者把研究兴趣转向到PVDF膜的改性研究，其中包括对在PVDF铸膜液制备中对PVDF进行物理共混改性，膜的化学接枝改性以及膜的表面改性，期待进一步提高PVDF微滤、超滤和纳滤膜的特性和性能，特别是提高PVDF膜的水通量和抗污染性。其中，将纳米 TiO₂或功能化纳米TiO₂分散在PVDF铸膜液中进行物理共混改性，制备高水通量与抗污染PVDF中空纤维膜，已有相关研究报道和专利，也有将其它纳米金属或金属氧化物、碳纳米管/石墨烯等纳米材料等单独或复合使用，分散在PVDF铸膜液中制备高性能PVDF中空纤维膜的方法。如梁炜等纳米γ-Al₂O₃/PVDF中空纤维膜的的结构研究(水处理技术，vol.30/no.4/2004)、吕慧等纳米颗粒对PVDF超滤膜性能影响的研究(哈尔滨商业大学学报，vol.24/no.1/2008)，发明专利：用于污水处理的平板膜制备方法(专利号 201110256214.1)、专利：一种利用纳米TiO₂溶胶亲水化改性PVDF超滤膜的方法(专利申请号： 201110068729.9)、专利：一种Ag/TiO₂改性PVDF超滤膜及其制备方法与应用(专利申请号： 201210541062.4)、专利：离子液体修饰的TiO₂纳米粒子/PVDF复合微孔膜及其制备方法(专利申请号： 201210221533.1)、专利：一种亲水接枝多壁碳纳米管改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法(专利申请号： 201410025347.1)和专利：一种掺杂纳米氧化锆粒子和纳米氧化钛粒子的偏氟乙烯杂化膜的制备方法(专利申请号：201510150362.3)。这些已公开的研究、发明及方法均对提高PVDF膜的水通量与抗污染性有一定的效果。