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CN105435651A - 一种制备强亲水性pet膜的方法 - Google Patents

一种制备强亲水性pet膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备强亲水性PET膜的方法，包括以下步骤：a将氯化亚锡、氯化铜或氯化钙溶解于丙酮溶液中，获得掺杂液；b将纳米二氧化硅加入去离子水中，超声分散，然后在搅拌条件下加入硅烷偶联剂，用盐酸调节溶液pH值，获得改性纳米二氧化硅溶液；c将PET颗粒加入到四氯乙烷和苯酚的混合溶剂中，升温使其完全溶解，然后加入步骤a获得的掺杂液，制得PET铸膜液；将PET铸膜液滴至载玻片上，然后置于真空烘箱中干燥，得到共混膜；d将步骤c得到的共混膜浸泡在步骤b制得的改性纳米二氧化硅溶液中，浸泡完成后，取出自然晾干，得到强亲水性PET膜。本发明制得的强亲水性PET膜具有强的抗污染能力，在水处理工业等领域具有较好的应用前景。

Description

一种制备强亲水性PET膜的方法
技术领域
本发明涉及一种制备强亲水性PET膜的方法。
背景技术
PET是目前重要的合成材料，其较低的生产成本和较高的性价比，使其应用于机械设备、生物医学、纺织加工、食品包装、信息产业、光学材料等广阔的领域。随着这些领域的高速发展，对于高分子材料提出了更高的的要求，为更好的适应这种需求，人们开始了对PET性能的提高的研究。PET大分子链结构规整，分子中无极性基团，故表面亲和性较差，很大程度上影响了PET材料表面亲水性。目前PET膜在应用水处理工业中，由于膜表面疏水与溶液无氢键作用，疏水溶质在接近膜表面时是增熵自发的过程，膜表面容易沉积和吸附，导致膜孔阻塞进而造成膜污染，增加污水处理成本。PET作为一种重要的膜材料，表面的疏水性限制了它更广泛的应用，所以进行亲水改性很有必要。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种制备强亲水性PET膜的方法。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种制备强亲水性PET膜的方法，包括以下步骤：
a将氯化亚锡、氯化铜或氯化钙溶解于丙酮溶液中，获得掺杂液；
b将纳米二氧化硅加入去离子水中，超声分散，然后在搅拌条件下加入硅烷偶联剂，用盐酸调节溶液pH值，获得改性纳米二氧化硅溶液；
c将PET颗粒加入到四氯乙烷和苯酚的混合溶剂中，升温使其完全溶解，然后加入步骤a获得的掺杂液，制得PET铸膜液；将PET铸膜液滴至载玻片上，然后置于真空烘箱中干燥，得到共混膜；
d将步骤c得到的共混膜浸泡在步骤b制得的改性纳米二氧化硅溶液中，浸泡完成后，取出自然晾干，得到强亲水性PET膜。
步骤a中：氯化亚锡、氯化铜或氯化钙与丙酮的质量比优选为1∶80～1∶100。
步骤b中：所述硅烷偶联剂优选为3-氨丙基三甲氧基硅烷。
步骤b中：纳米二氧化硅与去离子水的质量比优选为1∶10～1∶20。
步骤b中：超声分散时间优选为1～2小时。
步骤b中：纳米二氧化硅与硅烷偶联剂的质量比优选为1∶3～1∶4。
步骤b中：优选调节溶液pH值至5。
步骤c中：四氯乙烷和苯酚的体积比优选为1∶1～1∶1.5，PET颗粒和混合溶剂的质量比优选为1∶60～1∶80。
步骤c中：真空烘箱的温度优选为90～100℃。
步骤d中：浸泡时间优选为20～24小时。
本发明的有益技术效果是：
本发明制得的强亲水性PET膜具有强的抗污染能力，在水处理工业等领域具有较好的应用前景，而且制备所选用的原料价格低廉，来源广泛，制造成本低，制备工艺简单、易控，便于工业化生产。
附图说明
图1为未处理PET原膜接触角图，图中所示膜的接触角为98°。
图2为未经改性纳米二氧化硅溶液浸泡的共混膜的接触角图，图中所示膜的接触角为74.5°。
图3为本发明最终制得的强亲水性PET膜的接触角图，图中所示膜的接触角为7.8°。
具体实施方式
本发明将PET颗粒加入到四氯乙烷和苯酚的混合溶剂中，得到溶解液，然后向溶解液中添加一定量的氯化亚锡、氯化铜或氯化钙的丙酮溶液(掺杂液)，制得PET铸膜液，将PET铸膜液滴至载玻片上，然后置于真空烘箱中干燥，得到共混膜；将共混膜膜浸泡在一定浓度的氨基化改性的纳米二氧化硅的溶液中，制得强亲水性PET膜。该强亲水性PET膜在污水处理应用中具有强的抗污染能力。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例1
a取0.1g氯化亚锡放入烧杯中，加入20ml丙酮，使氯化亚锡完全溶解，得到氯化亚锡的丙酮溶液，即掺杂液。
b取纳米SiO26.00g放入烧杯中,加入100mL去离子水，超声分散1h。然后大力搅拌下加入2.10g3-氨丙基三甲氧基硅烷，用盐酸(HCl与水的体积比为1:1)调至溶液pH＝5。再在70℃下搅拌24h，然后装入透析袋中，在4℃去离子水中透析48h，以将小分子透析出来，透析完成后，获得改性纳米二氧化硅溶液。
c取10mL四氯乙烷和15.86g苯酚共混,得到混合溶剂，向混合溶剂中加入0.4gPET颗粒，升温至130℃，直至PET颗粒溶解。向PET颗粒溶解后的溶液中加入0.48ml掺杂液,得到PET铸膜液。吸取部分PET铸膜液,逐滴滴至载玻片上,然后置于90℃真空烘箱中,至溶剂完全挥发，得到PET共混膜。
d取步骤b获得的改性纳米二氧化硅溶液，加入去离子水使其浓度变为原来的1/2。在25℃下将所得PET共混膜浸泡在稀释后的氨基化改性的纳米二氧化硅的溶液中20h。然后用去离子水冲洗表面未接枝的改性纳米二氧化硅，自然晾干，即得。
图1为未处理PET原膜接触角图，图中所示膜的接触角为98°。图2为未经改性纳米二氧化硅溶液浸泡的共混膜的接触角图，图中所示膜的接触角为74.5°。图3为本发明最终制得的强亲水性PET膜的接触角图，图中所示膜的接触角为7.8°。从图中可看出PET原膜、共混膜、强亲水性PET膜接触角的变化，说明膜亲水性逐渐增加。
实施例2
a取0.1g氯化亚锡放入烧杯中，加入20ml丙酮，使氯化亚锡完全溶解，得到氯化亚锡的丙酮溶液，即掺杂液。
b取纳米SiO26.00g放入烧杯中,加入100mL去离子水，超声分散1h。然后大力搅拌下加入2.10g3-氨丙基三甲氧基硅烷，用盐酸(HCl与水的体积比为1:1)调至溶液pH＝5。再在70℃下搅拌24h，然后装入透析袋中，在4℃去离子水中透析48h，以将小分子透析出来，透析完成后，获得改性纳米二氧化硅溶液。
c取10mL四氯乙烷和15.86g苯酚共混,得到混合溶剂，向混合溶剂中加入0.4gPET颗粒，升温至130℃，直至PET颗粒溶解。向PET颗粒溶解后的溶液中加入0.24ml掺杂液,得到PET铸膜液。吸取部分PET铸膜液,逐滴滴至载玻片上,然后置于90℃真空烘箱中,至溶剂完全挥发，得到PET共混膜。
d取步骤b获得的改性纳米二氧化硅溶液，加入去离子水使其浓度变为原来的1/2。在25℃下将所得PET共混膜浸泡在稀释后的氨基化改性的纳米二氧化硅的溶液中20h。然后用去离子水冲洗表面未接枝的改性纳米二氧化硅，自然晾干，即得。

Claims (10)

1.一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于包括以下步骤：
a将氯化亚锡、氯化铜或氯化钙溶解于丙酮溶液中，获得掺杂液；
b将纳米二氧化硅加入去离子水中，超声分散，然后在搅拌条件下加入硅烷偶联剂，用盐酸调节溶液pH值，获得改性纳米二氧化硅溶液；
c将PET颗粒加入到四氯乙烷和苯酚的混合溶剂中，升温使其完全溶解，然后加入步骤a获得的掺杂液，制得PET铸膜液；将PET铸膜液滴至载玻片上，然后置于真空烘箱中干燥，得到共混膜；
d将步骤c得到的共混膜浸泡在步骤b制得的改性纳米二氧化硅溶液中，浸泡完成后，取出自然晾干，得到强亲水性PET膜。
2.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤a中：氯化亚锡、氯化铜或氯化钙与丙酮的质量比为1∶80～1∶100。
3.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤b中：所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤b中：纳米二氧化硅与去离子水的质量比为1∶10～1∶20。
5.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤b中：超声分散时间为1～2小时。
6.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤b中：纳米二氧化硅与硅烷偶联剂的质量比为1∶3～1∶4。
7.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤b中：调节溶液pH值至5。
8.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤c中：四氯乙烷和苯酚的体积比为1∶1～1∶1.5，PET颗粒和混合溶剂的质量比为1∶60～1∶80。
9.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤c中：真空烘箱的温度为90～100℃。
10.根据权利要求1所述的一种制备强亲水性PET膜的方法，其特征在于，步骤d中：浸泡时间为20～24小时。
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