納米粒子改性的高強(qiáng)度高韌性高通量的pvdf超濾膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超濾膜領(lǐng)域，尤其是涉及一種納米粒子改性的高強(qiáng)度高韌性高通量的PVDF超濾膜。
【背景技術(shù)】
[0002]膜分離技術(shù)在近20年發(fā)展迅速，其應(yīng)用已從早期的脫鹽發(fā)展到化工、食品、醫(yī)藥、電子等工業(yè)的廢水處理，產(chǎn)品分離和生產(chǎn)高純水等，成為重要的化工操作單元，特別是廢水處理和中水回用方面有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著膜分離技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，對(duì)膜材料的性能不斷提出新的要求。
[0003]聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射性、耐熱性和易成膜而成為目前首選的膜材料之一，但是由于PVDF的表面能低，有極強(qiáng)的憎水性，嚴(yán)重制約其發(fā)展。為了提高PVDF膜的使用性能，要對(duì)其進(jìn)行親水改性，共混改性是PVDF膜改性的重要方法之一。PVDF的有機(jī)共混改性物已經(jīng)報(bào)導(dǎo)的有十幾種之多，無機(jī)改性物主要有Si02、T12,LiClO4, Al2O3等，但是目前市場(chǎng)上PVDF共混超濾膜的親水性仍然不夠理想，導(dǎo)致其通量不高；且目前制備的PVDF的強(qiáng)度以及韌性較差，性能上不能滿足使用的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種納米粒子改性的高強(qiáng)度高韌性高通量的PVDF超濾膜，該P(yáng)VDF超濾膜具有強(qiáng)度高、韌性較好以及通量高等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種納米粒子改性的高強(qiáng)度高韌性高通量的PVDF超濾膜，包括如下重量份數(shù)的各組分，納米T12 0.5?3份；納米S12 I?5份；PVDF 5?35份；溶劑60?80份；添加劑10?30份；且所述PVDF為聚偏氟乙烯。
[0007]優(yōu)選的，所述溶劑為甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜中的一種或兩種以上。
[0008]優(yōu)選的，所述添加劑為聚乙二醇、聚乙稀卩比略燒酮、吐溫-80、span-80、氯化鈉溶液、山梨醇、異丙醇中的一種或兩種以上。
[0009]本發(fā)明還提供一種制備如上所述的納米粒子改性的高強(qiáng)度高韌性高通量的PVDF超濾膜的方法，其特征在于:先將納米T12、納米S12添加到溶劑中，加熱，在60?90°C下攪拌I?3h后，再加入添加劑，保持溫度，攪拌I?3h后，再加入PVDF，攪拌12?24h ;將攪拌后的料液放置到中空纖維膜紡絲機(jī)的儲(chǔ)料罐中，真空脫泡2?5h，脫泡后的料液在液氮提供的恒壓作用下由儲(chǔ)料罐輸送至噴絲頭，同時(shí)芯液亦在恒壓源下從噴絲頭的中心空穴進(jìn)入中空纖維的空腔作為支撐和內(nèi)凝固??；紡絲細(xì)流離開噴絲頭，經(jīng)過干紡程，進(jìn)入凝固槽，在凝固槽中經(jīng)凝固，進(jìn)入繞絲槽，纏繞在繞絲輪上，凝固完全后即形成中空纖維膜；所述干紡程為噴絲頭和凝固槽之間的空氣間隙；優(yōu)選的，所述芯液為蒸餾水；所述恒壓源為液氮。
[0010]優(yōu)選的，所述干紡程的高度為I?15cm。。
[0011]優(yōu)選的，所述脫泡后的料液在0.05MPa?0.5MPa恒壓下由儲(chǔ)料罐輸送至噴絲頭，且料液的溫度為70°C?90°C。。
[0012]優(yōu)選的，所述芯液在0.05MPa?0.2MPa的恒壓下從噴絲頭的中心空穴進(jìn)入中空纖維的空腔，且芯液的溫度為40°C?60 °C。
[0013]優(yōu)選的，所述繞絲輪的線速度為8.5?25.5m/min。
[0014]優(yōu)選的，所述凝固槽與繞絲槽的溫度為35°C?55°C。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的納米粒子改性的高強(qiáng)度高韌性高通量的PVDF超濾膜，具有以下優(yōu)勢(shì):本發(fā)明所述的超濾膜用納米二氧化硅、納米二氧化鈦與PVDF復(fù)合而成，其中納米二氧化硅是一種無機(jī)化工材料，俗稱白炭黑，微結(jié)構(gòu)為球形，呈絮狀和網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)。尺寸范圍在I?lOOnm，具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如對(duì)抗紫外線的光學(xué)性能，能提高其他材料抗老化、強(qiáng)度和耐化學(xué)性能。納米二氧化鈦，亦稱鈦白粉，直徑在100納米以下，產(chǎn)品外觀為白色疏松粉末。具有抗紫外線、抗菌、自潔凈、抗老化性能。二者協(xié)同作用，對(duì)于增強(qiáng)增韌PVDF超濾膜效果明顯，而且兼之選用的是親水性粒子，膜的通量亦有很大提尚。本發(fā)明制備的超濾I旲具有尚強(qiáng)度、尚初性、尚通量等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在本發(fā)明的實(shí)施例中所提到的DMAC，是指二甲基乙酰胺；NMP是N-甲基吡咯烷酮；DMF是二甲基甲酰胺；THF是四氫呋喃；DMS0是二甲基亞砜；PEG是聚乙二醇；PVP為聚乙烯吡咯烷酮。
[0017]下面將通過實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0018]實(shí)施例一
[0019]—種納米粒子改性的高強(qiáng)度高韌性高通量的PVDF超濾膜，包括如下重量份數(shù)的各組分，納米T12 I份，納米S12 I份，PVDF 20份，DMF 68份，PEG 8份，吐溫-80 2份。
[0020]通過如下方法，制備得到超濾膜:先將納米T12、納米S12添加到DMF中，加熱，在80°C下攪拌2h后，再加入PEG和吐溫-80，保持溫度，攪拌2h后，再加入PVDF，攪拌12h ;將攪拌后的料液放置到中空纖維膜紡絲機(jī)的儲(chǔ)料罐中，真空脫泡3h ;脫泡后的料液在液氮提供的0.3MPa恒壓作用下由儲(chǔ)料罐輸送至噴絲頭，且料液的溫度為75°C，同時(shí)芯液亦在恒壓源提供的0.1MPa下從噴絲頭的中心空穴進(jìn)入中空纖維的空腔作為支撐和內(nèi)凝固浴，且芯液的溫度為50°C ;紡絲細(xì)流離開噴絲頭，經(jīng)過干紡程，進(jìn)入凝固槽，在凝固槽中經(jīng)凝固，進(jìn)入繞絲槽，纏繞在繞絲輪上，凝固完全后即形成中空纖維膜；所述干紡程為噴絲頭和凝固槽之間的空氣間隙。所述干紡程高度為Icm ;繞絲輪的線速度為8.5m/min ;凝固槽與繞絲槽的溫度均為45°C。所述芯液為蒸餾水；所述恒壓源為液氮。
[0021]本實(shí)施例所出絲的強(qiáng)度為0.45kg力，斷裂伸長(zhǎng)率為380%，單絲通量為376L/m2-h0強(qiáng)度以及斷裂伸長(zhǎng)率參考“塑料拉伸性能試驗(yàn)方法GB/T 1040-92”，單絲通量參照“中空纖維超濾膜測(cè)試方法HYT 050-1999”。
[0022]實(shí)施例二
[0023]—種納米粒子改性的高強(qiáng)度