一種調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的方法
2023-05-05 12:27:06
一種調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的方法
【專利摘要】本發明公開了一種通過後處理調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的方法。本發明以PVDF-g-PNIPAAm為原料，N，N-二甲基甲醯胺(DMF)作為溶劑，水為凝固劑，得到PVDF-g-PNIPAAm平板分離膜。成膜後用無水乙醇浸泡不同時間，從而達到對PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能進行調控的目的。
【專利說明】—種調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的方法
[0001]【【技術領域】】:本發明屬於膜【技術領域】，具體涉及一種調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的方法。
[0002]【【背景技術】】--聚N-異丙基丙烯醯胺是一種典型的溫度敏感大分子。PNIPAAm分子既存在著親水的醯胺基團，也存在著具有疏水性的異丙基基團，正是這種特殊的分子結構使得其在最低臨界溶解溫度(LCST)附近的時候，可以在水溶液中發生親水和疏水的轉變，分子鏈構象也會由伸展狀態變成收縮狀態。當今大多數使用的溫度敏感膜就是將PNIPAAm引入到基膜或者成膜材料中，利用PNIPAAm在LCST附近的構象轉變，改變膜表面的親疏水性和膜孔結構，從而達到分離滲透性能的溫度可控。
[0003]聚偏氟乙烯(PVDF)的突出特性是機械強度高，耐老化並且抗紫外線性能高，室溫下不受酸、鹼等強氧化劑和滷素的腐蝕，是一種綜合性能良好的分離膜材料，PVDF微濾膜和超濾膜已成功應用於化工，紡織，電子，食品等工業領域，已經成為眾多有機高分子膜材料中的佼佼者。由於溫度對體積變化的影響非常顯著，因此將PNIPAAm與基膜或者基膜材料用表面改性或者本體改性的方式相結合，所得到的膜也會明顯表現出溫度響應性能。當今大多數使用的溫度敏感膜就是將PNIPAAm引入到基膜或者成膜材料中，利用PNIPAAm在LCST附近的構象轉變，改變膜表面的親疏水性和膜孔結構，從而達到分離滲透性能的溫度可控。近年來，鑑於PVDF良好的成膜性能和PIPAAm的溫度敏感性能，NIPAAm與聚偏氟乙烯(PVDF)製備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜得到了廣泛的研究。
[0004]研究表明，膜的響應性能和膜的表面結構與孔結構有密切關係，不同的膜孔結構對應不同的性能，因此，我們可以通過改變膜結構的方法來調控膜的性能。通常改變傳統分離膜膜孔結構主要途徑就是改變制膜工藝，如改變鑄膜液中聚合物濃度，凝固浴溫度，凝固浴組成等。對於接枝了 PNIPAAm的PVDF膜來說，除了上述通過改變制膜工藝來改變膜孔結構外，可以根據成膜聚合物兩組分的不同性能，通過適當的後處理工藝來進行調控。本專利提供了一種簡單的後處理方法，只需要將膜浸泡在某一溶劑中，就可以改變膜的結構與性倉泛。
[0005]【
【發明內容】
】:本發明提供一種調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的製備方法。
[0006]所採用的技術方案是:
[0007]PVDF-g-PNIPAAm共聚膜的製備，參照文獻[林先凱.PVDF-g-PNIPAAm共聚物的合成及其溫敏膜的性能[M].天津:天津工業大學，2009]。
[0008]將製備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置於乙醇中，50°C -70°C的水浴條件下分別溶脹
1-4天後，膜的結構在該過程中進行重組，隨後放入真空烘箱中，烘乾2天，待用。
[0009]本發明所述的調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜膜孔結構的方法工藝簡單，成本低，所用的試劑均為常規試劑，不需要特殊設備，因此具有工業化實施容易等特點
【具體實施方案】:
[0010]實施例1:
[0011]I)製備PVDF-g-PNIPAAm共聚物。將水浴鍋升溫至60°C，稱取5g鹼處理的PVDF放入三口燒瓶中，加入60ml的DMF，用磁力攪拌器攪拌至溶解，溶解後向三口燒瓶中通入N21min,再加入5g精製的NIPAAm和0.082g精製的AIBN作為引發劑，繼續通入15minN2，繼續反應1h後，將其倒入大燒杯中，加入125ml甲醇，沉澱抽濾，三次水洗三次抽濾，將得到的共聚物於60°C的烘箱中乾燥24h。
[0012]2)製備PVDF-g-PNIPAAm共聚膜。稱取Ig的PVDF-g-PNIPAAm和純DMF溶液配成15wt%的鑄膜液，於真空乾燥箱中脫泡3h。脫泡後，將鑄膜液倒在玻璃板上，用玻璃棒刮出厚度約為0.15mm的薄膜，靜置1s後，放入凝固浴中，鑄膜液逐漸沉澱形成膜，40s後將其取出，放入蒸餾水中浸泡，待用；
[0013]3) PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜後處理
[0014]將製備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置於無水乙醇中，60°C的水浴條件下溶脹I天后，放入真空烘箱中，在30°C條件下，烘乾2天，待用。
[0015]實施例2:
[0016]I)製備PVDF-g-PNIPAAm共聚物。同實施例1。
[0017]2)製備PVDF-g-PNIPAAm共聚膜。同實施例1。
[0018]3) PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜後處理
[0019]將製備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置於無水乙醇中，60°C的水浴鍋條件下溶脹2天後，放入真空烘箱中，在30°C條件下，烘乾2天，待用。
[0020]實施例3:
[0021]I)製備PVDF-g-PNIPAAm共聚物。同實施例1。
[0022]2)製備PVDF-g-PNIPAAm共聚膜。同實施例1。
[0023]3) PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜後處理
[0024]將製備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置於無水乙醇中，60°C的水浴條件下溶脹3天後，放入真空烘箱中，在30°C條件下，烘乾2天，待用。
[0025]實施例4:
[0026]I)製備PVDF-g-PNIPAAm共聚物。同實施例1。
[0027]2)製備PVDF-g-PNIPAAm共聚膜。同實施例1。
[0028]3) PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜後處理
[0029]將製備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜置於無水乙醇中，60°C的水浴條件下溶脹4天後，放入真空烘箱中，在30°C條件下，烘乾2天，待用。
【權利要求】
1.一種調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的方法，包括如下步驟: 1)製備PVDF-g-PNIPAAm 共聚物 水浴鍋升溫至50°C -70°C，將鹼處理的PVDF放入三口燒瓶中，加入DMF，用磁力攪拌器攪拌至溶解，溶解後向三口燒瓶中通入N2，再加入精製的NIPAAm和精製的AIBN作為引發齊U，繼續通入N2,繼續反應10h-12h後，將其倒入大燒杯中，加入甲醇，沉澱抽濾，三次水洗三次抽濾，將得到的共聚物於50°C _70°C的烘箱中乾燥24h ； 2)製備PVDF-g-PNIPAAm 共聚膜 PVDF-g-PNIPAAm和純DMF配成14wt% _16wt%的鑄膜液，於真空乾燥箱中脫泡，脫泡後，將鑄膜液倒在玻璃板上，用玻璃棒刮出厚度約為0.15mm的薄膜，靜置1s後，放入凝固浴中，鑄膜液逐漸沉澱形成膜，40s後將其取出，放入蒸餾水中浸泡，待測試； 3)PVDF-g-PNIPAAm共聚膜後處理 將製備的PVDF-g-PNIPAAm共聚膜放置於乙醇中，50°C _70°C的水浴條件下分別溶脹1-4天後，放入真空烘箱中，烘乾2天，待用。
2.根據權利要求1所述的調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的方法，其特徵在於:PVDF-g-PNIPAAm共聚膜要在不同溫度的水浴鍋中，用無水乙醇進行後處理。
3.根據權利要求1所述的調控PVDF-g-PNIPAAm共聚膜結構與性能的方法，其特徵在於:該膜經乙醇後處理不同時間，膜表面出現球狀結晶結構，膜厚度有所增加，膜水通量和接觸角也有相應變化。
【文檔編號】B01D67/00GK104190266SQ201410468135
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】馮霞, 馬紹玲, 黃學浩, 李戰, 賴舒憶, 陳莉, 趙義平 申請人:天津工業大學