[发明专利]一种超声辅助相转化法制备多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯多孔膜材料方法

说明书

本发明涉及一种利用超声辅助相转化法制备多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯多孔膜材料的方法。该制备方法包括以下步骤：1.将MWCNTs加入DMF中超声分散直至分散完全均匀；将PVDF粉末加入到MWCNT/DMF体系中加热搅拌得到均匀铸膜液；将所得铸膜液密封，静置在室温下隔夜脱泡；2.在玻璃板上用刮膜棒刮膜，然后将膜和玻璃板一同放入超声仪器中分别以不同功率、频率和超声时间进行超声处理，再放入蒸馏水水浴中，溶剂挥发，形成MWCNT/PVDF多孔膜材料；3.最后放置于真空烘箱中干燥，并保存。

技术领域

本发明涉及一种超声辅助相转化法制备多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯多孔膜材料，属于功能材料技术领域。

背景技术

PVDF膜具有高机械强度、抗紫外线、耐气候老化性、耐冲击性、耐磨性、耐热，耐酸、碱及卤素等化学试剂等多种优良性能，近年来，PVDF膜已被广泛应用于化工、环保、食品、医药和生化等诸多领域。然而，PVDF膜本身仍然存在一些问题限制了其在其他领域中的应用，尤其是在废水处理、生物分离、水的净化和分离等领域。

碳纳米管是碳原子组成的一维管状纳米材料，具有优异的力学性能和独特的传导性能。采用碳纳米管作为聚合物材料的增强体，不仅可以显著提高聚合物的力学性能，同时能够赋予聚合物材料许多新的功能，实现多功能高强复合材料。

超声法目前广泛用于材料清洗、溶液制备及高分子聚合过程等方面。超声波的介入可以促进物理或化学过程，并且在多孔膜形成过程中协助溶剂和非溶剂之间的质量传递，实现在结晶生长和聚合物膜分相期间的结构演化。当超声波照射的液体时，超声波化被视为声化学效应的主要机制，其中气泡塌陷产生强烈的局部加热，高压，微喷射，湍流，声流等。超声的物理效应包括增强传质，乳化，体热加热以及对固体的其他各种影响。此外，超声波被证明是聚合、降解聚合物和分散纳米颗粒的有力工具，并且它被广泛用于聚合物的本体或表面改性。

本发明介绍了一种通过超声波辅助相转化技术来制备多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯多孔膜材料的方法。除了溶剂和非溶剂之间的相互扩散带来的相转化外，超声空化对相转化和所得膜形态具有显着影响。采用超声法制备多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯多孔膜材料具有用时短、效果好且操作方便等优点。且可以通过控制超声功率、频率和时间来改变膜孔的形态。

发明内容

本发明的目的是多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯多孔膜材料的制备。

本发明采用的技术方案是超声辅助相转化法制备多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯多孔膜材料，该方法步骤如下：

(1)制备铸膜液

称取一定量的MWCNTs，以N，N_二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，超声使MWCNTs分散均匀。聚偏氟乙烯(PVDF)粉末在使用前置于烘箱中干燥一段时间，去除水分。将PVDF粉末加入到MWCNT/DMF体系中配成铸膜液，加热搅拌，使PVDF粉末充分溶解，得到均一溶液。将所得铸膜液密封，静置在室温下隔夜脱泡。

(2)超声辅助相转化法制备MWCNT/PVDF多孔膜材料

在玻璃板上用刮膜棒刮膜，然后将膜和玻璃板一同放入超声仪器中分别以不同功率、频率和超声时间进行超声处理，再放入蒸馏水水浴中，溶剂挥发，形成MWCNT/PVDF多孔膜材料。

所述复合膜通过超声辅助相转化法制得。

所述溶剂要选择一种能溶解聚偏氟乙烯的溶剂。

所述多壁碳纳米管质量分数为1％。

所述MWCNTs在DMF中超声40min。

所述铸膜液在70℃的恒温水浴中剧烈搅拌4h。

所述铸膜液密封，静置在室温下隔夜脱泡。