[发明专利]具有微纳米结构表面功能层的疏水膜及其制备方法

说明书

一种具有微纳米结构表面功能层的疏水膜及其制备方法，该制备方法包括：1)将结晶或半结晶聚合物粉末或颗粒干燥；2)将添加剂、有机溶剂及经过干燥的聚合物按重量百分比为聚合物8‑20％、添加剂0‑8％、有机溶剂70‑90％进行混合，在20‑70℃下恒温搅拌一段时间至混合均匀，在20‑70℃条件下恒温脱泡后形成均一的铸膜液；3)将所得铸膜液经过刮膜装置刮制成膜，并在50‑80℃下停留于一定湿度的空气中一段时间以促进部分固液相转化；4)将步骤3)的初生膜浸没于15‑50℃凝固浴中，浸泡一段时间后晾干。制得的疏水膜表面具有特定尺寸微纳米凸起结构，提高了疏水膜的疏水性能，解决疏水膜过程中膜润湿现象。

技术领域

本发明属于疏水膜制备技术领域，涉及一种具有微纳米突出结构表面功能层的疏水膜及其制备方法。

背景技术

基于疏水膜的膜分离过程近十多年来得到了广泛的关注，膜蒸馏、渗透汽化、膜结晶等过程的发展对于疏水膜的性能提出了更高的要求。偏氟乙烯是制备疏水膜的常用的制膜材料，其在疏水膜制备方面得到了广泛的关注。近年来，基于偏氟乙烯的共聚物如偏氟乙烯-六氟乙烯、偏氟乙烯-氯三氟乙烯等材料也应用到疏水膜制备与应用中。

目前相转化法由于操作简单、易于实现工程化，是偏氟乙烯及其共聚物疏水膜制备的一种重要方法。但其成膜过程受多种因素的影响，特别是对于结晶或半结晶聚合物而言，固液相转化和液液相转化同时出现于相转化过程，其竞争过程最终决定膜形貌与结构。通过相转化的途径和速率的调整可以实现膜形貌和结构的优化，进而制备具有理想性能的膜。目前而言，通过制膜体系的调整如溶剂的选择和添加剂/混合添加剂的投加；环境条件的调整如湿度和温度的控制；凝固浴组成和温度的优化等方式可以实现成膜过程中相转化过程的控制。

但对于疏水膜而言，目前膜润湿及膜污染仍是最主要的问题，其导致膜性能不稳定且寿命较短。为解决这些问题，膜疏水改性是一种广泛使用的方法。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，增加膜表面疏水官能团或改变膜表面结构而实现疏水性的提高。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。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种具有微纳米结构表面功能层的疏水膜及其制备方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的一方面，提供一种具有微纳米突出结构表面功能层的疏水膜的制备方法，所述制备方法为相转化法，包含以下步骤：

1)将结晶或半结晶聚合物粉末或颗粒干燥，以去除水分对铸膜液热力学性能的影响；

2)将添加剂、有机溶剂及步骤1)中经过干燥的聚合物按重量百分比为聚合物8-20％、添加剂0-8％、有机溶剂70-90％进行混合，在20-70℃下恒温搅拌一段时间至混合均匀，在20-70℃条件下恒温脱泡后形成均一的铸膜液；

3)将步骤2)中的铸膜液经过刮膜装置刮制成膜，并在50-80℃下停留于一定湿度的空气中一段时间以促进部分固液相转化，形成初生膜；

4)将步骤3)的初生膜浸没于15-50℃凝固浴中，浸泡一段时间后晾干，即得到所述疏水膜。

优选地，步骤1)中，所述结晶或半结晶聚合物为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(PVDF-CTFE)或聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(PVDF-TrFE)。

优选地，步骤2)中，恒温搅拌时间为5-24小时，恒温脱泡时间在12小时以上，脱泡方式包括静置脱气和真空脱气。