[发明专利]接枝改性聚偏氟乙烯、超滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种接枝改性聚偏氟乙烯、超滤膜及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：共辐照包含聚偏氟乙烯和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的均相溶液进行接枝反应。该制备方法条件温和、操作方便，制得的接枝改性聚偏氟乙烯接枝均匀、亲水性好，相应的超滤膜通量高、抗污染性好。

技术领域

本发明涉及一种接枝改性聚偏氟乙烯、超滤膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，水资源短缺和污染日益严重。水处理已成为制约人类发展的主要问题。作为水处理的核心方法之一，膜过滤技术已被证明是去除水中杂质(如悬浮颗粒、胶体、可溶性化学物质等)的有效方法。其中，超滤膜在净化水质方面受到广泛关注。

聚偏氟乙烯(PVDF)因其良好的耐化学性、孔隙率和热性能而被广泛用作微滤膜和超滤膜材料，但PVDF具有很强的疏水性，这导致一些疏水性物质易于积聚在膜表面周围和孔周围。在过滤过程中，导致膜孔堵塞和膜的过滤性能降低。因此，改进PVDF以改善膜污染对其在水处理领域的发展具有重要意义。最近，已经研究了几种方法来改性PVDF以改善这种常规疏水膜的防污性能。PEG是一类具有线性分子链的水溶性聚合物。它在分子链上的活性位点较少，蛋白质附着的位点较少。将含有PEG结构的单体接枝在聚合物上可以改善其抗污染性。聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)由于其优异的亲水性被用于接枝到PVDF上从而改善其性能。现有的接枝方法有原子转移自由基法(ATRP)方法、臭氧氧化热处理方法和预辐照法。ATRP方法比较繁琐，并且由于引发剂的加入十分容易对聚合物基材造成损害。臭氧氧化热处理等方法则需要特定的反应条件。预辐照法先将辐照PVDF粉体，在其内部产生自由基，然后需要将辐照后的粉体低温保存，对保存条件要求较高。现有的方法得到的聚偏氟乙烯接枝聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯共聚物接枝不均匀、制备过程操作复杂，相应的超滤膜通量较低、抗污染性差。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的聚偏氟乙烯接枝聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯共聚物接枝不均匀、制备过程操作复杂，相应的超滤膜通量较低、抗污染性差的缺陷，从而提供了一种接枝改性聚偏氟乙烯、超滤膜及其制备方法。本发明提供的接枝改性聚偏氟乙烯接枝均匀、亲水性好，其制备方法条件温和、操作方便，并且其相应的超滤膜通量高、抗污染性好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的技术方案之一：一种接枝改性聚偏氟乙烯的制备方法，其包括以下步骤：共辐照包含聚偏氟乙烯和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的均相溶液进行接枝反应。

本发明中，所述的共辐照可采用γ射线或电子束。所述γ射线的辐照源可为本领域常规使用的⁶⁰Co。所述共辐照的辐照剂量可为本领域常规，较佳地为6～30kGy，更佳地为10～20kGy。所述共辐照的平均辐照剂量率可为1～5kGy/h；较佳地为1.18～3.33kGy/h，更佳地为1.67kGy/h。接枝率随辐照剂量的增大而增大，在更佳的辐照范围内，能源消耗较小，同时达到最佳的接枝效果。

本发明中，所述聚偏氟乙烯可为本领域常规使用的聚偏氟乙烯，优选重均分子量为67万～70万的聚偏氟乙烯，例如索尔维集团生产的型号为6020的聚偏氟乙烯。所述聚偏氟乙烯在所述均相溶液中的浓度不超过溶剂对聚偏氟乙烯的溶解度，较佳地为8～12％，更佳地为10％，所述百分比为质量百分比。在较佳的浓度范围内，可提高生产效率，同时不影响均相溶液的搅拌。

本发明中，所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯作为接枝反应的单体。所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯可为本领域常规使用的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，其数均分子量较佳地为300～500。所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯在所述均相溶液中的浓度不超过溶剂对聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的溶解度，较佳地为1～13％，更佳地为4～10％，所述百分比为质量百分比。在较佳的浓度范围内，接枝率随浓度的增大而增大；在更佳的浓度范围内，能源消耗较小，同时达到最佳的接枝改性效果。