一种改性聚四氟乙烯膜的制备方法及应用与流程

本公开涉及膜，尤其涉及一种改性聚四氟乙烯膜的制备方法及应用。

背景技术：

1、膜分离技术的发展，在能源、环保、化工、医药等领域发挥着重要的应用。因其高效、无二次污染等优点在水处理过程中迅速发展，成为传统产业技术升级、新兴产业发展的重要支撑。膜是分离技术的关键，直接决定分离的精度及效率。

2、聚四氟乙烯微孔膜作为一种自支撑多孔膜，具有强度高、装填密度大、能够反冲洗、耐酸碱、耐氧化、耐微生物侵蚀、生物相容性好等优点，其过滤料液流速高，为湍流流动，堵塞不敏感，易于清洗，膜组件中的压力损失较小，可以在各种极端化学、温度和压力下运行，尤其适合于各种高黏度、高固含量、高污染的固液和气液的分离。

3、然而，聚四氟乙烯材料本身固有的疏水性限制其在液态水直接透过分离领域的应用。因此，亟需一种具有长效亲水性的聚四氟乙烯微孔膜。

技术实现思路

1、本公开提供一种改性聚四氟乙烯膜的制备方法及应用，以解决相关技术中的不足。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种改性聚四氟乙烯膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

3、步骤1：提供聚四氟乙烯微孔膜，将所述聚四氟乙烯微孔膜浸于第一有机溶剂中；

4、步骤2：向所述第一有机溶剂中加入至少一种二酐单体和二胺单体，在惰性气体气氛下，在30℃-70℃下进行聚合反应，在所述聚四氟乙烯微孔膜上形成聚酰亚胺层，得到步骤2的中间体改性聚四氟乙烯膜；其中，所述二胺单体包含至少一个羟基基团；

5、步骤3：使用具有以下式i结构的化合物，对步骤2得到的中间体改性聚四氟乙烯膜进行接枝共聚，得到步骤3的中间体改性聚四氟乙烯膜；

6、

7、其中，r1和r2各自独立地选自c1-10烷基或c1-10烷氧基；

8、步骤4：使用聚乙烯亚胺，对步骤3得到的中间体改性聚四氟乙烯膜进行接枝改性，得到步骤4的中间体改性聚四氟乙烯膜；

9、步骤5：将步骤4得到的中间体改性聚四氟乙烯膜，浸于包含至少一种二异氰酸酯化合物的第二有机溶剂中，浸泡0.5-1.5h后，然后加入包含聚乙烯醇的第二有机溶剂，经反应后得到所述改性聚四氟乙烯膜。

10、在本公开实施例的一个方面，所述二酐单体具有以下式ii的结构：

11、

12、其中，r3和r4各自独立地选自氢、氨基、卤素原子、羟基、硝基、c1-10烷基或c1-10烷氧基。

13、在本公开实施例的一个方面，所述二胺单体具有以下式iii的结构：

14、

15、其中，ar1和ar2各自独立地选自c3-30环烷基、c6-c30芳基、3-30元杂环基或经取代或5-30元杂芳基。

16、在本公开实施例的一个方面，所述二酐单体选自以下化合物2-1（3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐），所述二胺单体选自以下化合物3-1（3,3'-二羟基-4,4'-二氨基联苯胺）：

17、

18、在本公开实施例的一个方面，所述式i化合物选自化合物1-1（甲基丙烯酸缩水甘油酯）：

19、

20、在本公开实施例的一个方面，所述第一有机溶剂和第二有机溶剂各自独立地选自n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、乙醇或丙酮。

21、在本公开实施例的一个方面，在步骤2中，所使用的二酐单体和二胺单体的摩尔量的比值为1:(0.8-1.2)。具体地，在步骤2中，所使用的二酐单体和二胺单体的摩尔量的比值为1:1。

22、在本公开实施例的一个方面，在步骤3中，所使用的具有式i结构的化合物和步骤2中所使用的二酐单体的摩尔量的比值为(2-5):1。具体地，在步骤3中，所使用的具有式i结构的化合物和步骤2中所使用的二酐单体的摩尔量的比值为4:1。

23、在本公开实施例的一个方面，步骤3包括：将步骤2的中间体改性聚四氟乙烯膜加入至水中，然后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂，在60℃-80℃下反应2-5h。

24、在本公开实施例的一个方面，所述聚乙烯亚胺为平均重均分子量为1500-2000的支链型聚乙烯亚胺。具体地，所述聚乙烯亚胺为平均重均分子量为1800的支链型聚乙烯亚胺。

25、在本公开实施例的一个方面，所述二异氰酸酯化合物选自以下化合物的任一种：

26、、、、、、、、、。

27、在本公开实施例的一个方面，优选地，所述二异氰酸酯化合物选自、、。具体地，所述二异氰酸酯化合物选自（3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯；todi）。

28、在本公开实施例的一个方面，相对于所使用的式i化合物，所使用的聚乙烯亚胺的量没有具体地限制。

29、在本公开实施例的一个方面，具体地，当聚乙烯亚胺为平均重均分子量为1800的支链型聚乙烯亚胺，并且二异氰酸酯化合物选自时，聚乙烯亚胺和二异氰酸酯化合物的质量比选自(3-10):1。

30、在本公开实施例的一个方面，在步骤5中，所使用的聚乙烯醇的质量、平均分子质量和聚合度没有具体地限制。

31、根据本公开实施例的第二方面，提供一种改性聚四氟乙烯膜，所述改性聚四氟乙烯膜通过前述制备方法得到。

32、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

33、由上述实施例可知，本公开提供了一种高耐候的改性聚四氟乙烯膜，其具有优异的亲水性能。

34、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种改性聚四氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二酐单体具有以下式ii的结构：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二胺单体具有以下式iii的结构：

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述二酐单体选自以下化合物2-1，所述二胺单体选自以下化合物3-1：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所使用的二酐单体和二胺单体的摩尔量的比值为1:(0.8-1.2)。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中，所使用的具有式i结构的化合物和步骤2中所使用的二酐单体的摩尔量的比值为(2-5):1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺为平均重均分子量为1500-2000的支链型聚乙烯亚胺。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯化合物选自以下化合物的任一种：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯化合物选自、、。

10.一种改性聚四氟乙烯膜，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯膜通过权利要求1-9任一项所述的制备方法得到。

技术总结本公开属于膜技术领域，具体一种改性聚四氟乙烯膜的制备方法及应用；该制备方法包括：提供聚四氟乙烯微孔膜；使用至少一种二酐单体和二胺单体，在聚四氟乙烯微孔膜上形成聚酰亚胺层；使用包含缩水甘油酯基团的化合物和聚乙烯亚胺对聚酰亚胺层进行接枝改性；最后通过二异氰酸酯化合物将聚乙烯醇和接枝改性后的聚酰亚胺层进行结合，得到改性聚四氟乙烯膜。技术研发人员：钱建斌,张小霞,冯涛,方伟星,金王勇,赵远飞,傅梦琦受保护的技术使用者：浙江东大环境工程有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/13