本發(fā)明涉及材料技術(shù)、膜分離技術(shù)領(lǐng)域，是一種兩親性共聚物改性pvdf薄膜的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著膜分離技術(shù)研究的不斷深入與應(yīng)用市場的不斷擴大，膜分離技術(shù)已成為水處理行業(yè)的一支重要力量。在國外，超濾主要應(yīng)用于飲用水處理，我國則主要用于工業(yè)領(lǐng)域的廢水回用，作為反滲透的預(yù)處理。目前在國內(nèi)水工業(yè)市場，超濾技術(shù)已在電力、鋼鐵、化工等工業(yè)廢水處理領(lǐng)域得到較多應(yīng)用。目前聚偏氟乙烯(pvdf)是國際上工程界和學(xué)術(shù)界公認(rèn)的高抗污染膜材料，而在pvdf方面技術(shù)成熟的只有少數(shù)發(fā)達國家，如美國的科氏、日本的東麗、加拿大的zenoe等。
聚偏氟乙烯(pvdf)是一個-(ch2-cf2)-單元重復(fù)的半晶體聚合物，與其他商業(yè)化聚合物材料相比較，具有較高的機械強度、熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和高疏水性等出色的性能，因此受到了極大的關(guān)注。然而，高性能pvdf膜要想更加優(yōu)化仍然具有極大的挑戰(zhàn)性并很難實現(xiàn)，如膜改性、膜制備、膜應(yīng)用等。在生化制藥、食品飲料及水凈化等水相分離體系的應(yīng)用領(lǐng)域，存在的突出問題就是膜污染導(dǎo)致分離性能下降，主要原因由于pvdf疏水膜表面與水無氫鍵作用，當(dāng)疏水溶質(zhì)靠近膜表面時，排開水是疏水表面脫水過程，熵增，易進行，因而膜易被污染。因此，改善pvdf膜親水性，從而提高膜的抗污染性再進行pvdf分離膜改性以提高膜性能的研究中處于重要的地位。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是要解決pvdf超濾膜本身具有較強的疏水性，防止應(yīng)用過程中截留物易吸附在膜表面及膜孔內(nèi)致使膜孔堵塞，使膜體抗污染性能下降，造成膜壽命下降。因此提出了一種兩親性共聚物對pvdf薄膜的改性方法。
一種兩親性共聚物對pvdf薄膜的改性方法，其特征在于包括一下步驟：
1)合成p(amps-co-mma)兩親性共聚物
具有多功能的水溶性陰離子表面活性劑單體的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)與甲基丙烯酸甲酯(mma)在過硫酸鉀的催化下反生自由基聚合反應(yīng)，生成能大大改善吸水性能的兩親性共聚物。
2)制備pvdf鑄膜液
經(jīng)過干燥處理過的聚偏氟乙烯(pvdf)粉末、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基乙酰胺按照一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)進行混合，然后將其于水浴鍋一定溫度下經(jīng)過24小時磁性攪拌形成統(tǒng)一新溶液，放入黑暗處靜置脫泡一夜形成pvdf鑄膜液。
3)制備pvdf膜
將鑄膜液澆鑄在干凈的玻璃基板上，在澆鑄過程中使用玻璃棒在澆鑄后的玻璃基板上進行刮膜，在玻璃基板上刮制厚度為0.2、0.3mm的薄膜；并將厚度為0.2、0.3mm的鑄膜液的玻璃基板置于空氣中暴露一定時間，然后把玻璃板浸入到水固浴中浸泡，得到脫落后的超濾膜。
4)選取最優(yōu)條件的pvdf膜
在鑄膜液的制備、膜的刮制中，某個參數(shù)的改變都會影響到膜的性能，所以要想找到一個最佳性能的膜，近而需要確定鑄膜液及膜制備過程中每個參數(shù)的具體值，以備接下來膜嫁接的應(yīng)用。
5)將pvdf膜脫氟化氫
將上述選好的最佳薄膜侵入氫氧化鈉溶液中浸泡一段時間，然后取出膜放置在兩塊玻璃板之間，接著將玻璃板置于干燥箱干燥一段時間，最后用去離子水沖洗脫氟化氫的膜，直到ph值為7.0。
6)兩親性共聚物嫁接到pvdf薄膜上
把脫氟化氫的pvdf膜蘸放到聚合物溶液中一段時間，然后夾于兩玻璃板之間，放入一定溫度的干燥箱處一段時間，最后的得到膜就是pvdf膜經(jīng)過兩親性共聚物改性的膜。
附圖說明
圖1是自由基聚合反應(yīng)機理圖
具體實施方法
下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例″基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1：
1)合成p(amps-co-mma)兩親性共聚物
將250g的乙醇、摩爾比為1∶10的amps(2-丙烯酰胺基-2-丙磺酸)、mma(甲基丙烯酸甲酯)以及0.0012mol的十二烷硫醇分別加入到三口燒瓶(接入冷凝管)中。在磁性攪拌下，通入一段時間的氮氣后，將溫度升到60℃，然后逐漸加入過硫酸鉀引發(fā)反應(yīng)進行。反應(yīng)時間為12h，然后用乙醇和去離子水沉淀、洗滌，將最后得到的聚合物放入真空干燥箱60℃下干燥12h。
2)制備pvdf鑄膜液
500ml燒杯中分別加入經(jīng)過干燥處理過的聚偏氟乙烯粉末(15wt％、18wt％、20wt％)、聚乙烯吡咯烷酮粉末(2wt％)和對應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二甲基乙酰胺液體，然后將其放入60℃的水浴鍋中經(jīng)過24小時磁性攪拌形成統(tǒng)一新溶液，繼而放入黑暗處靜置脫泡一夜形成pvdf鑄膜液。
3)制備pvdf膜
將鑄膜液澆鑄在干凈的玻璃基板上，在澆鑄過程中使用玻璃棒在澆鑄后的玻璃基板上進行刮膜，在玻璃基板上刮制厚度分別為0.2、0.3mm的薄膜；并將厚度為0.2、0.3mm的鑄膜液的玻璃基板置于空氣中暴露15s、30s和45s，然后把玻璃板浸入到水固浴中浸泡，得到脫落后的超濾膜。
4)選取最優(yōu)條件的pvdf膜
在鑄膜液的制備、膜的刮制中，某個參數(shù)的改變都會影響到膜的性能，所以要想找到一個最佳性能的膜，近而需要確定鑄膜液及膜制備過程中每個參數(shù)的具體值，以備接下來膜嫁接的應(yīng)用
表1選取最優(yōu)條件pvdf膜結(jié)果的比較
對12組不同參數(shù)的pvdf膜進行膜通量、恢復(fù)率測試，篩選出最優(yōu)條件的pvdf膜。從上述表1可知，當(dāng)pvdf粉末含量為20wt％、膜厚度為0.2mm和在空氣中暴露時間達到30s時，膜性能達到最佳，即膜通量達到了19.9l/m2·s，膜恢復(fù)率為71.9％，所以選用該對應(yīng)的參數(shù)制備pvdf膜。
5)將pvdf膜脫氟化氫
將上述選好的最佳薄膜侵入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為一定值的的氫氧化鈉溶液中浸泡數(shù)分鐘，然后取出膜放置在兩塊玻璃板之間，接著將玻璃板置于干燥箱分別進行干燥1h、2h和3h，最后用去離子水沖洗處理過的膜，直到ph值為7.0得到脫氟化氫的pvdf膜。
6)兩親性共聚物嫁接到pvdf薄膜上
把脫氟化氫的pvdf膜蘸放到聚合物溶液中浸泡一段時間，然后夾于兩玻璃板之間，放入干燥箱處理2小時，最后的得到膜就是pvdf膜經(jīng)過兩親性共聚物改性的膜。
實施例2：
本實施方式與實施例1的不同點是在合成自由基共聚物中，單體的摩爾比從1∶10變?yōu)?∶5，其它的操作條件都與實施例1相同。
實施例3：
本實施方式與實施例1、2的不同點是在合成自由基共聚物中，單體的摩爾比變?yōu)?∶3，其它的操作條件都與實施例1、2相同。
實施例4：
本實施方式與實施例1的不同點是在將pvdf膜進行脫氟化氫過程中，浸泡到氫氧化鈉溶液的時間縮短到實施例1的一半，其它的操作條件都與實施例1相同。
實施例5：
本實施方式在合成自由基共聚物過程與實施例2相同，單體摩爾比都是1∶5；在脫氟化氫過程與實施例4相同，浸泡到氫氧化鈉溶液的時間縮短到實施例1的一半，其它的實施條件都不變，與實施例2或?qū)嵤├?相同。
實施例6：
本實施方式在合成自由基共聚物過程與實施例3相同，單體摩爾比都1∶3；在脫氟化氫過程與實施例4相同，浸泡到氫氧化鈉溶液的時間縮短到實施例1的一半，其它的實施條件都不變，與實施例3或?qū)嵤├?相同。
本發(fā)明內(nèi)容不僅限于上述各實施方式的內(nèi)容，上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對實施案例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施案例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。