CN103263861A - 聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法 - Google Patents
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Abstract
聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，本发明涉及膜的亲水改性方法。本发明要解决目前改性聚偏氟乙烯膜亲水性的方法存在操作危险、成本较高，并且亲水性能寿命短的问题。方法：一、浸入乙醇；二、浸入强碱醇溶液；三、浸入去离子水；四、浸入含有引发剂的丙烯酸水溶液；五、浸入去离子水、烘干。本发明增加了膜表面能，改善膜表面的亲水性，有效阻隔有机物质在膜表面的吸附和沉积，提高膜表面抗有机物污染能力和使用寿命。本发明用于聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性。
Description
技术领域
本发明涉及膜的亲水改性方法。
背景技术
聚偏氟乙烯（PVDF）是一种半结晶性聚合物，其结晶熔点为170℃，热分解温度在300℃以上，具有良好的热稳定性、化学稳定性和机械稳定性等特点，另一方面，其可以流延成性能较好的薄膜，因此，聚偏氟乙烯（PVDF）膜广泛应用于化工、医药、纺织、冶金等领域，是目前市场上应用最广泛的膜材料。但是，由于PVDF极强的疏水性，导致其水通量较低，且易产生有机物吸附污染，严重限制了在水净化、蛋白质分离等方面的应用。PVDF中空纤维膜的亲水改性方法很多，主要有三类：一是表面涂层，这种方法需要湿法保存，涂层易流失等问题；二是共混共聚改性，这种方法虽然简单易行，但存在制备的膜材料不均匀、孔径难以控制等缺点；三是表面接枝改性，这种方法不但解决了以上问题，还具有不改变材料本体性质、成本低廉、不需要特殊装置设备、能够使改性微滤膜长久保持亲水性能等优点，近年来正成为人们研究的热点。
公开号为CN101357304A的“聚偏氟乙烯膜的表面改性方法”，是将聚偏氟乙烯膜浸渍于氧化剂与强碱的混合溶液中，然后冲洗，将冲洗后的聚偏氟乙烯膜浸渍于纳米氧化物溶胶中，然后冲洗，得到表面改性的聚偏氟乙烯膜。该方法需配制氧化剂与强碱的混合溶液，操作危险且纳米氧化物成本较高。
公开号为CN102166485A的“一种改性聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜及其制备方法”，公开了一种改性PVDF中空纤维膜的制备方法。该方法包括PVDF中空纤维式微滤膜预处理、TiO2动态改性膜制备两个步骤，其通过物理作用将TiO2纳米颗粒涂敷于PVDF中空纤维微滤膜表面，存在纳米粒子易流失导致亲水性能下降的问题。
公开号为CN101912740A的“一种聚偏氟乙烯微孔膜表面亲水化改性的方法”，公开了一种聚偏氟乙烯微孔膜表面亲水化改性的方法。该方法依次使用碱性氧化剂、酸性还原剂、甘油溶液处理聚偏氟乙烯微孔膜，存在操作危险、甘油仅仅通过物理吸附作用附着于膜表面等缺点。
综上所述目前改性聚偏氟乙烯膜亲水性的方法存在操作危险、成本较高，并且亲水性能寿命短的问题。
发明内容
本发明要解决目前改性聚偏氟乙烯膜亲水性的方法存在操作危险、成本较高，并且亲水性能寿命短的问题，而提供的聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法。
聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、用去离子水清洗聚偏氟乙烯中空纤维，然后浸入乙醇中，保持6～12小时，再用去离子水冲洗；
二、将步骤一处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入浓度为0.07～0.17mol/L的强碱醇溶液中，保持6～18小时；
三、将步骤二处理过的聚偏氟乙烯中空纤维放入去离子水中，浸泡24～48小时；
四、将步骤三处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入含有引发剂的丙烯酸水溶液中，在温度为75℃下反应4～6小时；
五、将步骤四处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入去离子水中，保持24～48小时，烘干，完成聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法。
本发明所述的聚偏氟乙烯中空纤维是以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为衬底，以聚偏氟乙烯为外表面复合而成的中空纤维。
本发明的反应原理如下：
本发明的有益效果是：本发明通过强碱醇溶液预处理使聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料表面聚合物脱出HF生成碳碳不饱和键，采用自由基接枝聚合方法，以兼有亲水性和疏水性的双亲性特性的丙烯酸为单体，在引发剂作用下实现PVDF膜表面聚合物与接枝单体AA的接枝聚合，将AA的疏水端-CH2-CH2-以共价键键接到PVDF侧链上，而丙烯酸的亲水端-COOH背向PVDF膜材料表面，在膜表面形成稳定的分子亲水层。丙烯酸分子亲水层能够增加膜表面能，改善膜表面的亲水性，有效阻隔有机物质在膜表面的吸附和沉积，提高膜表面抗有机物污染能力和使用寿命。
本发明用于聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性。
附图说明
图1为未改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜的浸润图片；图2为本实施例一改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜的浸润图片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、用去离子水清洗聚偏氟乙烯中空纤维，然后浸入乙醇中，保持6～12小时，再用去离子水冲洗；
二、将步骤一处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入浓度为0.07～0.17mol/L的强碱醇溶液中，保持6～18小时；
三、将步骤二处理过的聚偏氟乙烯中空纤维放入去离子水中，浸泡24～48小时；
四、将步骤三处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入含有引发剂的丙烯酸水溶液中，在温度为75℃下反应4～6小时；
五、将步骤四处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入去离子水中，保持24～48小时，烘干，完成聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述强碱醇溶液为NaOH的乙醇溶液。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中强碱醇溶液的浓度为0.08～0.15mol/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中浸泡25～47小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中所述引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中反应4.5～5.5小时。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤五中保持25～47小时。其它与具体实施方式一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、用去离子水清洗聚偏氟乙烯中空纤维，然后浸入乙醇中，保持12小时，再用去离子水冲洗；
二、将步骤一处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入浓度为0.15mol/L的强碱醇溶液中，保持18小时，其中强碱醇溶液为NaOH的乙醇溶液；
三、将步骤二处理过的聚偏氟乙烯中空纤维放入去离子水中，浸泡24小时；
四、将步骤三处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入含有引发剂的丙烯酸水溶液中，在温度为75℃下反应6小时，其中引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠；
五、将步骤四处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入去离子水中，保持24小时，烘干，完成聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法。
未改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜的浸润图片如图1所示，本实施例改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜的浸润图片如图2所示，从图中可以看出经本实施例处理后的聚偏氟乙烯中空纤维膜的浸润接触角减小，由89°减小为78°，说明通过本实施例改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水性得到了改善；本发明通过强碱醇溶液预处理使聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料表面聚合物脱出HF生成碳碳不饱和键，采用自由基接枝聚合方法，以兼有亲水性和疏水性的双亲性特性的丙烯酸为单体，在引发剂作用下实现PVDF膜表面聚合物与接枝单体AA的接枝聚合，将AA的疏水端-CH2-CH2-以共价键键接到PVDF侧链上，而丙烯酸的亲水端-COOH背向PVDF膜材料表面，在膜表面形成稳定的分子亲水层。丙烯酸分子亲水层能够增加膜表面能，改善膜表面的亲水性，有效阻隔有机物质在膜表面的吸附和沉积，提高膜表面抗有机物污染能力和使用寿命。
Claims (7)
1.聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，其特征在于聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、用去离子水清洗聚偏氟乙烯中空纤维，然后浸入乙醇中，保持6～12小时，再用去离子水冲洗；
二、将步骤一处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入浓度为0.07～0.17mol/L的强碱醇溶液中，保持6～18小时；
三、将步骤二处理过的聚偏氟乙烯中空纤维放入去离子水中，浸泡24～48小时；
四、将步骤三处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入含有引发剂的丙烯酸水溶液中，在温度为75℃下反应4～6小时；
五、将步骤四处理过的聚偏氟乙烯中空纤维浸入去离子水中，保持24～48小时，烘干，完成聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法。
2.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，其特征在于步骤二中所述强碱醇溶液为NaOH的乙醇溶液。
3.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，其特征在于步骤二中强碱醇溶液的浓度为0.08～0.15mol/L。
4.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，其特征在于步骤三中浸泡25～47小时。
5.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，其特征在于步骤四中所述引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠。
6.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，其特征在于步骤四中反应4.5～5.5小时。
7.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水改性方法，其特征在于步骤五中保持25～47小时。
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