[发明专利]含浸聚合与拉伸相结合制备超疏水聚烯烃多孔膜的方法

说明书

本发明公开了含浸聚合与拉伸相结合制备超疏水聚烯烃多孔膜的方法。所述制备方法是通过含浸聚合与拉伸相结合技术实现的，步骤为：1.低温下将含氟烯烃单体与引发剂等含浸到致密膜的非晶区；2.将1中致密膜，经升温引发含氟烯烃单体原位聚合，在非晶区内形成互穿网络结构；3.将2中致密膜拉伸，使得晶片间被拉开、非晶区微纤化形成微孔，微纤表面的含氟聚合物使膜疏水化；4.将3中微孔膜热定型消除应力，得到稳定孔结构的超疏水聚烯烃多孔膜。所述的制备方法适合于平板形态微孔膜的规模化制备；所制备的微孔膜，膜孔内和膜的两个表面均具有良好的超疏水特性，可用于膜接触器、气水分离等领域。

技术领域

本发明属于超疏水聚烯烃多孔膜制备技术领域，具体涉及含浸聚合与拉伸相结合技术制备超疏水聚烯烃多孔膜的方法。

背景技术

聚乙烯和聚丙烯是一类通用的高分子材料，具有无毒、无味、透明性好、品种多、价格低、物理和化学性能稳定等特点，并根据其熔融和结晶特性，可制备成性能优良的过滤分离膜材料，被广泛用于石油、化工、农业、工业、医药、环保等领域。其中利用聚乙烯和聚丙烯的疏水特性，膜也可用于气液分离、膜蒸馏、膜接触器等，但其作为一般的疏水性材料，与水长久接触后，膜表面及膜孔周围和孔道内仍不可避免的被水浸润，堵塞膜孔，大大降低了膜的使用性能。为了提高膜的使用性能，需对膜材料进行进一步的疏水化改性。一般可通过改变材料表面的微观形貌以提高表面粗糙度和在材料表面引入低表面能成分(含氟和含硅化合物)两方面来改善膜材料的疏水性。

专利已提供的通过改变或是构造材料表面微观形貌的方法来制备超疏水聚乙烯和聚丙烯表面的方法很多。如中国专利CN101531764B提供了“一种超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法”，其通过向聚丙烯溶液中加入聚丙烯溶液体积20％～60％的丙酮，利用丙酮的诱导作用使聚丙烯溶液产生微相分离，形成不规则的结构，从而获得超疏水表面，其制得的聚丙烯薄膜表面为孔状结晶的网络类鸟巢结构，接触角在152°～174°之间，并具有小于4°的水滚动角；中国专利CN102850572B提供了“一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法”其将聚丙烯溶解在苯、甲苯或乙苯中，然后在一定湿度和乙醇蒸汽浓度的环境中进行相转化，制备了表面呈蜂窝状，接触角在150°～170°之间的超疏水聚丙烯薄膜；通过在材料表面引入低表面能成分来制备超疏水材料的手段很多，如通过高能电子束、UV、等离子体、γ-射线等技术在材料表面引发含不饱和双键的单体进行接枝聚合反应。研究和报道较多的低表面能物质是含氟单体，其中以接枝含全氟碳侧链的聚合物性能最优。由于F原子具有极低的极化率，同时含氟碳侧链向外取向结晶，对主链和内部分子形成屏蔽保护作用，只需要少量此类聚合物就能赋予材料极低的表面能，从而达到优良的疏水性能。如中国专利CN102688704A提供了“一种具有持久超疏水改性聚丙烯中空纤维膜的制备方法”，其利用等离子体和紫外线辐照引发含不饱和双键的单体技术在聚丙烯中空纤维膜表面接枝含氟和长链烷基的聚合物，制备了具有持久超疏水性能的聚丙烯中空纤维膜。而借助能电子束、UV、等离子体、γ-射线等特有设备对材料表面进行接枝改性时，存在设备昂贵、孔结构易被破坏、力学强度下降、接枝物堵塞膜孔等问题。如中国专利CN102627799B提供了“一种超疏水低密度聚乙烯薄膜材料及其制备方法”，其将低密度聚乙烯和纳米氧化锌颗粒混合后制成薄膜，再通过醋酸将氧化锌颗粒溶解，最后得到超疏水低密度聚乙烯薄膜。中国专利CN101157768B提供了“一种超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法”，其将高密度聚乙烯高温溶解于二甲苯中，并加入乙醇，再通过流延成膜得到超疏水高密度聚乙烯薄膜。以上两种方法制备的超疏水膜材料均为无孔薄膜，不具过滤分离功能。

不同于以上报道，本发明针对现有对聚烯烃多孔膜进行疏水改性技术中所存在的问题和不适用性，结合了聚烯烃膜的制备工艺中的热处理-拉伸过程，借助溶剂将引发剂和疏水单体含浸到致密膜非结晶区，然后进行热处理和接枝聚合反应，最后进行拉伸和热定型等过程得到超疏水改性聚烯烃膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种超疏水聚烯烃多孔膜的制备方法。该制备方法适合于平板形态微孔膜的规模化制备；所制备的微孔膜，膜孔内和膜的两个表面均具有良好的超疏水特性，可用于膜接触器、气水分离等领域。