[发明专利]一种能有效解决Trade-off效应的超滤膜的制备方法及其产品

说明书

本发明公开一种能有效解决Trade‑off效应的超滤膜的制备方法及其产品。高分子膜的Trade‑off效应已经成为提高渗透蒸发等膜分离过程应用效率的主要障碍。本发明通过简单的拉伸回复导致选择层起皱的方法，在多孔聚乳酸薄膜上复合碳管膜，然后通过热压的方式，增强它们的相互作用力，通过选择层与基体层的模量不匹配制备得到具有褶皱的复合薄膜。超滤复合膜与原始不起皱膜相比，接触面积有所增大，从而大大改善了复合膜的水通量，使水通量得到极大的提升的同时，保留了对油包水乳液较好的截留率。

技术领域

本发明涉及一种具有褶皱结构高通量的碳纳米管-多孔聚乳酸复合微滤膜及其制备方法，尤其涉及一种在多孔形状记忆聚合物材料表面覆盖一层刚性材料，使得材料模量不同从而导致褶皱的形成的复合膜制备方法。

背景技术

目前，高分子膜是渗透蒸发、气体膜分离和蒸汽渗透等膜分离过程的主要膜材料，大多数高分子膜都存在渗透性和选择性此大彼小、此升彼降的关系，提高渗透性通常以牺牲选择性为代价，反之亦然，这就是通常所指的Trade-off效应。高分子膜的Trade-off效应已经成为提高渗透蒸发等膜分离过程应用效率的主要障碍。目前，解决高分子膜Trade-off效应的方法主要可分为一聚合物改性法，通过调节材料本身的亲疏水性质，从而提高目标材料的通量以及防污等性能：例如对于较为疏水的PVDF，通过在PVDF表面引入亲水性基团，可以改善PVDF膜的亲水性和防污性能。但是这样的方法对膜进行表面改性实验过程复杂，效率较低且价格昂贵。二为多孔结构调节法，将多孔结构的圆形孔形貌改变成为狭缝孔，在横向方向上使得渗透性有所提高，同时纵向方向上选择性也有所提高，但目前对狭长多孔结构的制备手段仍十分匮乏，光刻技术虽然能获得狭长的孔结构，但仅限在硅这样的单晶材质，价格昂贵。因此我们的目标是提供一种简单、高效且价格低廉的实验方法。

本发明主要通过三步法，首先通过刮涂、刻蚀以及拉伸的方法得到具有取向的多孔膜，然后抽负上碳管溶液，得到复合膜，再对该复合膜进行回复，得到具有微褶皱的复合超滤膜。详细地，通过控制碳管溶液的浓度，多孔膜的拉伸比例来调控复合膜厚度以及起皱。由于在回复过程中碳管之间的取向；微褶皱的形成使得表面粗糙度和接触面积的增加，均能够起到提高通量，而截留保持不变的效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有膜技术的不足，提供一直能有效解决Trade-off效应的超滤膜的制备方法。

本发明方法包括以下步骤：

步骤(1)基体溶液的配制：

将聚乳酸、聚环氧乙烷、聚乳酸良溶剂按一定的转速混合均匀，得到基体溶液；

所述聚乳酸、聚环氧乙烷的质量比为1～5:2；

所述聚乳酸、聚乳酸良溶剂的质量体积比为1～10g:100ml；

作为优选，所述聚乳酸良溶剂为氯仿、四氯化碳，更为优选为氯仿；

作为优选，转速为300～800rpm，搅拌时间为5～15h；

步骤(2)多孔聚乳酸薄膜的制备：

在干燥洁净的聚丙烯塑封膜上将基体溶液用刮膜线棒进行刮膜，得到湿膜；待湿膜中的氯仿溶剂挥发完后将膜完全浸入去离子水中，浸泡至体系中的PEO完全溶于去离子水中，得到厚度为1～10微米的多孔聚乳酸薄膜；

作为优选，浸泡时间为12～24h；

步骤(3)碳管溶液的配制：

将碳管、去离子水、丙酮、分散剂按照一定的浓度搅拌均匀，得到不同浓度的分散均匀的碳管溶液；

作为优选，碳管溶液的浓度为0.015～0.035mg.ml^-1；

步骤(4)单轴拉伸多孔聚乳酸薄膜：