[发明专利]一种超疏水性PVDF膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水PVDF膜的制备方法。该方法主要包括：配制PVDF铸膜液，配制混合型凝固浴；制备初生平板膜或经中空喷丝头纺制成的中空纤维膜；将上述初生膜在空气中静置后置于凝固浴中，完全固化后经去离子水浸泡去除残留有机物，得到超疏水性PVDF复合膜；通过该方法制备的PVDF超疏水膜呈现球状堆积的无缺陷梯级孔结构，表层及内部析出的PVDF微球表面呈现类似荷叶表面的微‑纳米双微观结构，因此不仅膜表面而且膜孔均体现出超疏水特性，从根本上提高膜的抗润湿性能；本发明公开的超疏水PVDF膜制备方法具有制备过程简单可操作性强等优点，避免了单纯膜表面超疏水改性的抗润湿效果不持久的弊端，适用于膜蒸馏、膜吸收等膜过程。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，特别是涉及一种超疏水PVDF膜的制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)常态下为白色粉体，是一种含氟的疏水性高分子材料。其突出的特点是耐热性、可溶性及机械强度高，而且具有良好的化学稳定性，在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，可在强极性有机溶剂中溶解，形成胶体状溶液。与其它疏水性高分子材料，如PP、PTFE相比，PVDF因其可通过简单的非溶剂诱导相转移方法制备成微孔膜而受到重视，但在膜蒸馏、渗透汽化和膜吸收等膜接触器运行过程中水分子进入膜孔导致的膜润湿现象非常严重，从而降低了系统的工作效率，甚至造成工作系统的瘫痪。因此提高PVDF膜的疏水性成为推动其在膜接触器领域应用的关键问题。

常规提高PVDF膜疏水性的方法主要有共混疏水性组分、膜表面疏水改性等。专利CN104826503 A中公开了一种PVDF/碳纳米管超疏水膜的制膜配方及其制备方法，所述杂化在非极性蒸汽环境中固化后得到PVDF/碳纳米管超疏水膜。但是该方法制备的膜中碳纳米管并不能暴露在膜表面及孔道中，而且该方法中非极性蒸汽环境难以控制，不易于操作，成膜性下降；专利CN101474896 A公开了一种在膜基体表面构筑微-纳米超疏水涂层，该方法制得的PVDF膜表面水滴接触角达到160°以上，但是该方法只能实现膜表面具有超疏水性，并不能从本质上改善膜孔道的疏水性；专利CN105381723 A公开了一种超疏水平板膜的制备方法，以聚烯烃平板膜为基膜，首先将所述聚烯烃平板基膜进行膜片羟基化处理，然后利用硅烷单体在聚烯烃平板基膜的表面进行硅烷化反应，在聚烯烃平板基膜上构筑有机硅微米或纳米结构表面，通过调节硅烷化反应体系的含水量，控制硅烷单体在聚烯烃平板基膜的表面的聚合方向,得到超疏水平板膜。该方法虽能够实现膜表面的超疏水性，但膜孔的疏水性并未提升，一旦水分子进入膜孔，系统运行性能迅速下降。因此能够实现膜表面和膜孔的同步超疏水改性对于从根本上提高膜的抗润湿性能至关重要。

超疏水表面一般可以通过两种方法构建：一种是在低表面能的疏水材料表面上构建微-纳米级粗糙结构；另外一种是利用低表面能物质在微-纳米级粗糙结构上进行修饰处理。目前文献中报道的超疏水表面制备方法包括溶胶-凝胶法、模板法、电化学法、刻蚀法、气相沉积法、层层自组装法、相分离法、静电纺丝法、喷涂法、溶液浸泡法等。

现有的超疏水表面构建技术，所用原料特殊、加工设备昂贵、操作过程复杂且难以控制，因此，通过创新方法来降低制备的成本仍将是近期研究的主要目标之一。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种超疏水性PVDF膜的制备方法，克服现有技术中疏水膜在应用过程中遇到的膜润湿的问题。

本发明采用的技术方案是：一种超疏水性PVDF膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)PVDF铸膜液的制备:首先将致孔剂均匀分散于有机溶剂中,将PVDF粉体溶于上述有机溶剂中，水浴恒温搅拌，然后静置脱泡得到混合均匀的PVDF铸膜液；

(2)配制混合型凝固浴；所述混合型凝固浴，是均相混合液，或混合均匀的油相和水相形成的乳浊液，或纳米粒子和有机试剂形成的悬浊液；