超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用
超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用
【专利说明】超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及膜制备技术领域，具体是一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用。
【背景技术】
[0003]传统的对酸性气体捕集的方法是利用吸收、解析装置对酸性气体进行捕集。缺点为:难以准确估计气体-液传质面积和有限的气体和液体的流速操作范围，以及在较大气速下操作，气液界面面积不稳定，并且容易出现雾沫夹带、液泛、漏液等问题。近年来，为了克服传统的气体捕集方法的缺点，一种以多孔膜为气液膜接触器来实现非分散式分离气体的替代技术正在兴起。与传统气体分离膜技术的孔径筛分、溶解-扩散分离机理不同，气-液膜接触器的膜吸收、解析技术是将膜分离技术与传统的化学吸收、解析过程相耦合的一种新型捕获酸性气体的技术。
[0004]在膜吸收过程中，分离气体的选择性由液相吸收剂提供，膜接触器将气相和液相分隔开，只是提供了气液两相的接触界面，气体通过扩散-吸收机理实现分离
随着对气-液膜接触器法捕集酸性气体研宄的深入，研宄人员发现膜接触器在应用中的一个主要问题是膜的存在引入膜的自身阻力，导致总的传质阻力增大，尤其是膜孔被润湿后，由于液相扩散系数比气相扩散系数小104，液体渗透进入膜孔，将使膜接触器的性能明显下降。因此，膜材料的耐润湿性能对于气-液膜接触器法捕集酸性气体的实际应用至关重要。
[0005]CN 103464006公开了一种PDMS/PVDF共混微孔膜的制备方法，对传统PVDF膜的疏水性有一定的改善，但制作工艺复杂，耗时较长，且得到的膜疏水性不是很强，水接触角最大为125°。
[0006]CN 101463140公开了一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其制品，通过其制备方法达到了超疏水的程度，但是制作工艺复杂，过程中需要对膜进行等离子体处理，且需要用到苯、甲苯等强致癌物质，不适合大面积生产。
[0007]CN 103347597公开了一种具有超疏水性表面的PVDF膜，该膜具有大于或等于150°的水接触角的表面，表面包括相互连接的结晶瘤状物，但是在制备PVDF膜时，未经过对PVDF平板膜表面进行修饰，该膜透气性能和耐润湿性能欠佳。
[0008]因此，本领域技术人员有必要开发出一种新型PVDF膜制备方法，方法简单、成本低、易于操作，且能实现制备大面积超疏水膜表面的可行性。
【发明内容】
[0009]本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，提供了一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用，以解决PVDF膜疏水度不够，制作工艺复杂，不适合大面积制备的问题。
[0010]本发明通过下述技术方案得以解决:
一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，包括如下步骤:
A)聚偏氟乙烯铸膜液的制备:
采用干湿法制备聚偏氟乙烯和N，N- 二甲基乙酰胺混合溶液，得到PVDF铸膜液。
[0011]B)微-纳米双重粗糙结构的聚偏氟乙烯平板膜的制备:
在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴中利用相转化法成膜。
[0012]C)采用溶解法，得到具有低表面能的涂敷液。
[0013]D)采用涂敷法，对聚偏氟乙烯平板膜表面进行修饰，得到具有超疏水性能的聚偏氟乙烯膜表面。
[0014]采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，通过弱凝固剂致相转化法制备微-纳米双重粗糙结构的PVDF膜表面，然后通过涂敷法在粗糙的PVDF膜表面引入低表面能的物质对其进行低表面能的修饰，得到了透气性能良好、具有超疏水的PVDF平板膜，其表面的水接触角可达151.24°，本发明的制备方法，不仅能够明显地提高膜接触器的耐润湿性能，降低膜接触器的传质阻力，提高膜接触器的使用寿命，有益于气-液膜接触器的使用性能；而且，本发明方法简单、成本低、易于操作，实现了制备大面积超疏水膜表面的可行性。
[0015]本发明的优选方案是:
步骤A)中将干燥后的聚偏氟乙烯粉末溶解于N，N-二甲基乙酰胺中，在加热条件下，膜液温度控制在50-80°C，缓慢搅拌5-8小时，然后，铸膜液在50-80°C条件下，静置脱泡20-30小时。
[0016]铸膜液中聚偏氟乙烯的质量含量为10%_20% ;铸膜液中N，N- 二甲基乙酰胺的质量含量为80%-90%。
[0017]步骤B)中凝固浴为C1-C8的醇或醇的水溶液或纯化水，优选乙醇、正丙醇、正丁醇和正辛醇的水溶液。
[0018]醇水溶液浓度为25%-100% ;于凝固浴中浸泡时间为12-48小时，优选24小时。
[0019]步骤C)中，将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液；所述Zonyl?8740的水溶液浓度为2%_15%。
[0020]步骤D)中，将制备好的聚偏氟乙烯膜浸泡入水溶液浓度为2%-15%的Zonyl?8740表面活性剂中，优选浓度为5%-10% ;浸泡20-25小时后，取出置于真空干燥箱内干燥。
[0021]真空干燥温度为20-150°C，优选80-100°C ;真空干燥时间为1_16小时，优选8_10小时。
[0022]所制备的聚偏氟乙烯膜的水接触角为130-152度。
[0023]本发明的另一个目的提供了一种按照本发明制备方法制备的超疏水聚偏氟乙烯膜在气-液膜接触器中的应用。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例1制备的PVDF膜扫描电镜图。
[0025]图2为本发明实施例3制备的PVDF膜扫描电镜图。
[0026]图3为本发明对比实施例6制备的PVDF膜扫描电镜图。
[0027]图4为本发明实施例3制备的PVDF膜水接触角为151.24°。
[0028]代码解释 PVDF:聚偏氟乙烯。
[0029]PDMS:聚二甲基硅氧烷。
[0030]Zonyl?8740:属阳离子型氟化物(全氟烷基甲基丙烯酸共聚物)，能在多孔表面内部形成一层牢固、持久、透明的防水、防油保护膜，用作石材、瓷砖、空心砖、陶瓷、水泥地等多孔表面的水性渗透型密封剂。具有防水、防油、防污性能，并能提高多孔表面易清洗性。涂层透明，蒸汽可渗透。
【具体实施方式】
[0031]下面结合图1至图4给出的实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。
[0032]实施例1
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为20:80混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌5小时，使膜液温度控制在50°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于50°C烘箱中，静置脱泡20小时，使其充分熟化，待用。
[0033]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为纯化水中利用相转化法成膜，于凝固浴为纯化水中浸泡12小时后，清洗，在真空干燥器中干燥。
[0034]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为10%，备用。
[0035]最后，将聚偏氟乙烯膜浸泡于水溶液浓度为10%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度150°C，干燥时间为16小时。所得聚偏氟乙烯膜扫描电镜图见图1 ;所得聚偏氟乙烯膜的水接触角为130°。
[0036]实施例2
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为15:85混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌8小时，使膜液温度控制在70°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于70°C烘箱中，静置脱泡24小时，使其充分熟化、待用。
[0037]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为正丙醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为正丙醇中浸泡20小时后，清洗，在真空干燥器中干燥。
[0038]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为15%，备用。
[0039]最后，将聚偏氟乙 烯膜浸泡于水溶液浓度为15%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度90°C，干燥时间为12小时。所得聚偏氟乙烯膜的水接触角为141°。
[0040]实施例3
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为10:90混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌7小时，使膜液温度控制在60°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于60°C烘箱中，静置脱泡24小时，使其充分熟化、待用。
[0041]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为乙醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为乙醇中浸泡24小时后，清洗，在真空干燥器干燥。
[0042]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为5%，备用。
[0043]最后，将聚偏氟乙烯膜浸泡于水溶液浓度为5%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为100°c，干燥时间为8小时。所得聚偏氟乙烯膜扫描电镜图见图2 ;聚偏氟乙烯膜的水接触角为151.24°，见图4。
[0044]实施例4
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为10:90混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌7小时，使膜液温度控制在80°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于60°C烘箱中，静置脱泡30小时，使其充分熟化、待用。
[0045]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为水溶液浓度为50%的正丁醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为水溶液浓度为50%正丁醇中浸泡24小时后，清洗，在真空干燥器中干燥。
[0046]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为5%，备用。
[0047]最后，将聚偏氟乙稀膜浸泡于水溶液浓度为8%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为110°c，干燥时间为8小时。所得聚偏氟乙烯膜的水接触角为149°。
[0048]实施例5
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为20:80混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌6小时，使膜液温度控制在70°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于70°C烘箱中，静置24h，使其充分熟化、脱泡，待用。
[0049]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为水溶液浓度为25%的正辛醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为水溶液浓度为25%的正辛醇中浸泡48小时后，清洗，在真空干燥器中干燥。
[0050]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为2%，备用。
[0051]最后，将聚偏氟乙稀膜浸泡于水溶液浓度为2%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为120°C，干燥时间为12小时。所得聚偏氟乙烯膜水接触角为148°。
[0052]对比实施例6
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为10:90混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌6-7小时，使膜液温度控制在60°C，得到均匀澄清的铸膜液，再将铸膜液置于60°C烘箱中，静置24h，使其充分熟化、脱泡，待用。在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为乙醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为乙醇中浸泡24小时后，清洗，在真空干燥器干燥，获得聚偏氟乙烯膜。所得聚偏氟乙烯膜扫描电镜图见图3 ;聚偏氟乙烯膜的水接触角为85°。
[0053]本发明方法制备的超疏水膜用于气-液膜接触器中的膜吸收和膜解析中，具体是膜接触器法酸性气体的捕集。
[0054]上述实施例1至5具有如下优势:
1、利用简单、方便的非溶剂致相分离法，制备具有微-纳米双重粗糙结构的聚偏氟乙烯平板膜，实现了制备疏水表面的简易性和通用性；
2、将简单的涂敷技术应用到超疏水膜材料的制备中，实现了制备大面积疏水表面的可會生;
3、超疏水的聚偏氟乙烯平板膜表面的水接触角最高可达151.24°，膜接触器呈现了良好的耐润湿性能和较低的传质阻力，提高了膜接触器的使用寿命，有益于气-液膜接触器的使用性能。
[0055]本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，有多种相类似方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书所作的等效制备方法变化，均包含于本发明的权利范围之内。
【主权项】
1.一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，包括如下步骤: A)聚偏氟乙烯铸膜液的制备: 采用干湿法制备聚偏氟乙烯和N，N- 二甲基乙酰胺混合溶液，得到PVDF铸膜液； B)微-纳米双重粗糙结构的聚偏氟乙烯平板膜的制备: 在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴中利用相转化法成膜； C)采用溶解法，得到具有低表面能的涂敷液； D)采用涂敷法，对聚偏氟乙烯平板膜表面进行修饰，得到具有超疏水性能的聚偏氟乙烯膜表面。2.根据权利I要求所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:步骤A)中将干燥后的聚偏氟乙烯粉末溶解于N，N-二甲基乙酰胺中，在加热条件下，膜液温度控制在50-80°C，缓慢搅拌5-8小时，然后，铸膜液在50-80°C条件下，静置脱泡20-30小时。3.根据权利要求2所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:所述铸膜液中聚偏氟乙烯的质量含量为10%-20% ;铸膜液中N，N- 二甲基乙酰胺的质量含量为80%-90%。4.根据权利要求1所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:步骤B)中凝固浴为C1-C8的醇或醇的水溶液或纯化水，优选乙醇、正丙醇、正丁醇和正辛醇的水溶液。5.根据权利要求4所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:所述醇水溶液浓度为25%-100% ;于凝固浴中浸泡时间为12-48小时，优选24小时。6.根据权利要求1所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:步骤C)中，将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液；所述Zonyl?8740的水溶液浓度为2%-15%。7.根据权利要求1所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:步骤D)中，将制备好的聚偏氟乙烯膜浸泡入水溶液浓度为2%-15%的Zonyl?8740表面活性剂中，优选浓度为5%-10% ;浸泡20-25小时后，取出置于真空干燥箱内干燥。8.根据权利要求7所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:真空干燥温度为20-150°C，优选80-100。。;真空干燥时间为1-16小时，优选8-10小时。9.根据权利要求1至8中任意权利要求所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:所制备的聚偏氟乙烯膜的水接触角为130-152度。10.权利要求1至9中任意权利要求制备的超疏水聚偏氟乙烯膜在气-液膜接触器中的应用。
【专利摘要】本发明涉及膜制备技术领域，具体是一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用。基于自清洁仿生原理，通过弱凝固剂致相转化法制备微-纳米双重粗糙结构的聚偏氟乙烯膜表面，然后通过涂敷法在粗糙的聚偏氟乙烯膜表面引入低表面能的物质对其进行低表面能的修饰，得到了透气性能良好、具有超疏水的聚偏氟乙烯平板膜，其表面的水接触角可达151.24°，此超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，不仅能够明显地提高膜接触器的耐润湿性能，降低膜接触器的传质阻力，提高膜接触器的使用寿命，有益于气-液膜接触器的使用性能；而且方法简单、成本低、易于操作，实现了制备大面积超疏水膜表面的可行性。
【IPC分类】B01D69/02, B01D67/00, B01D71/34, B01D53/22
【公开号】CN104888624
【申请号】CN201510358369
【发明人】李颖娜, 徐志彬, 张玉忠, 刘艳娟, 么琳
【申请人】唐山学院, 中华人民共和国河北出入境检验检疫局曹妃甸办事处
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日
【专利说明】超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及膜制备技术领域，具体是一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用。
【背景技术】
[0003]传统的对酸性气体捕集的方法是利用吸收、解析装置对酸性气体进行捕集。缺点为:难以准确估计气体-液传质面积和有限的气体和液体的流速操作范围，以及在较大气速下操作，气液界面面积不稳定，并且容易出现雾沫夹带、液泛、漏液等问题。近年来，为了克服传统的气体捕集方法的缺点，一种以多孔膜为气液膜接触器来实现非分散式分离气体的替代技术正在兴起。与传统气体分离膜技术的孔径筛分、溶解-扩散分离机理不同，气-液膜接触器的膜吸收、解析技术是将膜分离技术与传统的化学吸收、解析过程相耦合的一种新型捕获酸性气体的技术。
[0004]在膜吸收过程中，分离气体的选择性由液相吸收剂提供，膜接触器将气相和液相分隔开，只是提供了气液两相的接触界面，气体通过扩散-吸收机理实现分离
随着对气-液膜接触器法捕集酸性气体研宄的深入，研宄人员发现膜接触器在应用中的一个主要问题是膜的存在引入膜的自身阻力，导致总的传质阻力增大，尤其是膜孔被润湿后，由于液相扩散系数比气相扩散系数小104，液体渗透进入膜孔，将使膜接触器的性能明显下降。因此，膜材料的耐润湿性能对于气-液膜接触器法捕集酸性气体的实际应用至关重要。
[0005]CN 103464006公开了一种PDMS/PVDF共混微孔膜的制备方法，对传统PVDF膜的疏水性有一定的改善，但制作工艺复杂，耗时较长，且得到的膜疏水性不是很强，水接触角最大为125°。
[0006]CN 101463140公开了一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其制品，通过其制备方法达到了超疏水的程度，但是制作工艺复杂，过程中需要对膜进行等离子体处理，且需要用到苯、甲苯等强致癌物质，不适合大面积生产。
[0007]CN 103347597公开了一种具有超疏水性表面的PVDF膜，该膜具有大于或等于150°的水接触角的表面，表面包括相互连接的结晶瘤状物，但是在制备PVDF膜时，未经过对PVDF平板膜表面进行修饰，该膜透气性能和耐润湿性能欠佳。
[0008]因此，本领域技术人员有必要开发出一种新型PVDF膜制备方法，方法简单、成本低、易于操作，且能实现制备大面积超疏水膜表面的可行性。
【发明内容】
[0009]本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，提供了一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用，以解决PVDF膜疏水度不够，制作工艺复杂，不适合大面积制备的问题。
[0010]本发明通过下述技术方案得以解决:
一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，包括如下步骤:
A)聚偏氟乙烯铸膜液的制备:
采用干湿法制备聚偏氟乙烯和N，N- 二甲基乙酰胺混合溶液，得到PVDF铸膜液。
[0011]B)微-纳米双重粗糙结构的聚偏氟乙烯平板膜的制备:
在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴中利用相转化法成膜。
[0012]C)采用溶解法，得到具有低表面能的涂敷液。
[0013]D)采用涂敷法，对聚偏氟乙烯平板膜表面进行修饰，得到具有超疏水性能的聚偏氟乙烯膜表面。
[0014]采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，通过弱凝固剂致相转化法制备微-纳米双重粗糙结构的PVDF膜表面，然后通过涂敷法在粗糙的PVDF膜表面引入低表面能的物质对其进行低表面能的修饰，得到了透气性能良好、具有超疏水的PVDF平板膜，其表面的水接触角可达151.24°，本发明的制备方法，不仅能够明显地提高膜接触器的耐润湿性能，降低膜接触器的传质阻力，提高膜接触器的使用寿命，有益于气-液膜接触器的使用性能；而且，本发明方法简单、成本低、易于操作，实现了制备大面积超疏水膜表面的可行性。
[0015]本发明的优选方案是:
步骤A)中将干燥后的聚偏氟乙烯粉末溶解于N，N-二甲基乙酰胺中，在加热条件下，膜液温度控制在50-80°C，缓慢搅拌5-8小时，然后，铸膜液在50-80°C条件下，静置脱泡20-30小时。
[0016]铸膜液中聚偏氟乙烯的质量含量为10%_20% ;铸膜液中N，N- 二甲基乙酰胺的质量含量为80%-90%。
[0017]步骤B)中凝固浴为C1-C8的醇或醇的水溶液或纯化水，优选乙醇、正丙醇、正丁醇和正辛醇的水溶液。
[0018]醇水溶液浓度为25%-100% ;于凝固浴中浸泡时间为12-48小时，优选24小时。
[0019]步骤C)中，将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液；所述Zonyl?8740的水溶液浓度为2%_15%。
[0020]步骤D)中，将制备好的聚偏氟乙烯膜浸泡入水溶液浓度为2%-15%的Zonyl?8740表面活性剂中，优选浓度为5%-10% ;浸泡20-25小时后，取出置于真空干燥箱内干燥。
[0021]真空干燥温度为20-150°C，优选80-100°C ;真空干燥时间为1_16小时，优选8_10小时。
[0022]所制备的聚偏氟乙烯膜的水接触角为130-152度。
[0023]本发明的另一个目的提供了一种按照本发明制备方法制备的超疏水聚偏氟乙烯膜在气-液膜接触器中的应用。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例1制备的PVDF膜扫描电镜图。
[0025]图2为本发明实施例3制备的PVDF膜扫描电镜图。
[0026]图3为本发明对比实施例6制备的PVDF膜扫描电镜图。
[0027]图4为本发明实施例3制备的PVDF膜水接触角为151.24°。
[0028]代码解释 PVDF:聚偏氟乙烯。
[0029]PDMS:聚二甲基硅氧烷。
[0030]Zonyl?8740:属阳离子型氟化物(全氟烷基甲基丙烯酸共聚物)，能在多孔表面内部形成一层牢固、持久、透明的防水、防油保护膜，用作石材、瓷砖、空心砖、陶瓷、水泥地等多孔表面的水性渗透型密封剂。具有防水、防油、防污性能，并能提高多孔表面易清洗性。涂层透明，蒸汽可渗透。
【具体实施方式】
[0031]下面结合图1至图4给出的实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。
[0032]实施例1
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为20:80混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌5小时，使膜液温度控制在50°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于50°C烘箱中，静置脱泡20小时，使其充分熟化，待用。
[0033]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为纯化水中利用相转化法成膜，于凝固浴为纯化水中浸泡12小时后，清洗，在真空干燥器中干燥。
[0034]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为10%，备用。
[0035]最后，将聚偏氟乙烯膜浸泡于水溶液浓度为10%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度150°C，干燥时间为16小时。所得聚偏氟乙烯膜扫描电镜图见图1 ;所得聚偏氟乙烯膜的水接触角为130°。
[0036]实施例2
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为15:85混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌8小时，使膜液温度控制在70°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于70°C烘箱中，静置脱泡24小时，使其充分熟化、待用。
[0037]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为正丙醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为正丙醇中浸泡20小时后，清洗，在真空干燥器中干燥。
[0038]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为15%，备用。
[0039]最后，将聚偏氟乙 烯膜浸泡于水溶液浓度为15%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度90°C，干燥时间为12小时。所得聚偏氟乙烯膜的水接触角为141°。
[0040]实施例3
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为10:90混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌7小时，使膜液温度控制在60°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于60°C烘箱中，静置脱泡24小时，使其充分熟化、待用。
[0041]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为乙醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为乙醇中浸泡24小时后，清洗，在真空干燥器干燥。
[0042]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为5%，备用。
[0043]最后，将聚偏氟乙烯膜浸泡于水溶液浓度为5%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为100°c，干燥时间为8小时。所得聚偏氟乙烯膜扫描电镜图见图2 ;聚偏氟乙烯膜的水接触角为151.24°，见图4。
[0044]实施例4
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为10:90混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌7小时，使膜液温度控制在80°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于60°C烘箱中，静置脱泡30小时，使其充分熟化、待用。
[0045]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为水溶液浓度为50%的正丁醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为水溶液浓度为50%正丁醇中浸泡24小时后，清洗，在真空干燥器中干燥。
[0046]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为5%，备用。
[0047]最后，将聚偏氟乙稀膜浸泡于水溶液浓度为8%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为110°c，干燥时间为8小时。所得聚偏氟乙烯膜的水接触角为149°。
[0048]实施例5
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为20:80混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌6小时，使膜液温度控制在70°C，得到均匀澄清的铸膜液；再将铸膜液置于70°C烘箱中，静置24h，使其充分熟化、脱泡，待用。
[0049]在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为水溶液浓度为25%的正辛醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为水溶液浓度为25%的正辛醇中浸泡48小时后，清洗，在真空干燥器中干燥。
[0050]将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液，该Zonyl?8740的水溶液浓度为2%，备用。
[0051]最后，将聚偏氟乙稀膜浸泡于水溶液浓度为2%的Zonyl?8740溶液中，浸泡24小时，然后于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为120°C，干燥时间为12小时。所得聚偏氟乙烯膜水接触角为148°。
[0052]对比实施例6
将干燥后的聚偏氟乙烯粉末和N，N-二甲基乙酰胺按照重量比为10:90混合，在带加热的磁力搅拌器上，缓慢搅拌6-7小时，使膜液温度控制在60°C，得到均匀澄清的铸膜液，再将铸膜液置于60°C烘箱中，静置24h，使其充分熟化、脱泡，待用。在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴为乙醇中利用相转化法成膜，于凝固浴为乙醇中浸泡24小时后，清洗，在真空干燥器干燥，获得聚偏氟乙烯膜。所得聚偏氟乙烯膜扫描电镜图见图3 ;聚偏氟乙烯膜的水接触角为85°。
[0053]本发明方法制备的超疏水膜用于气-液膜接触器中的膜吸收和膜解析中，具体是膜接触器法酸性气体的捕集。
[0054]上述实施例1至5具有如下优势:
1、利用简单、方便的非溶剂致相分离法，制备具有微-纳米双重粗糙结构的聚偏氟乙烯平板膜，实现了制备疏水表面的简易性和通用性；
2、将简单的涂敷技术应用到超疏水膜材料的制备中，实现了制备大面积疏水表面的可會生;
3、超疏水的聚偏氟乙烯平板膜表面的水接触角最高可达151.24°，膜接触器呈现了良好的耐润湿性能和较低的传质阻力，提高了膜接触器的使用寿命，有益于气-液膜接触器的使用性能。
[0055]本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，有多种相类似方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书所作的等效制备方法变化，均包含于本发明的权利范围之内。
【主权项】
1.一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，包括如下步骤: A)聚偏氟乙烯铸膜液的制备: 采用干湿法制备聚偏氟乙烯和N，N- 二甲基乙酰胺混合溶液，得到PVDF铸膜液； B)微-纳米双重粗糙结构的聚偏氟乙烯平板膜的制备: 在室温条件下，将铸膜液分别均匀快速的在玻璃板上刮膜，然后于凝固浴中利用相转化法成膜； C)采用溶解法，得到具有低表面能的涂敷液； D)采用涂敷法，对聚偏氟乙烯平板膜表面进行修饰，得到具有超疏水性能的聚偏氟乙烯膜表面。2.根据权利I要求所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:步骤A)中将干燥后的聚偏氟乙烯粉末溶解于N，N-二甲基乙酰胺中，在加热条件下，膜液温度控制在50-80°C，缓慢搅拌5-8小时，然后，铸膜液在50-80°C条件下，静置脱泡20-30小时。3.根据权利要求2所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:所述铸膜液中聚偏氟乙烯的质量含量为10%-20% ;铸膜液中N，N- 二甲基乙酰胺的质量含量为80%-90%。4.根据权利要求1所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:步骤B)中凝固浴为C1-C8的醇或醇的水溶液或纯化水，优选乙醇、正丙醇、正丁醇和正辛醇的水溶液。5.根据权利要求4所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:所述醇水溶液浓度为25%-100% ;于凝固浴中浸泡时间为12-48小时，优选24小时。6.根据权利要求1所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:步骤C)中，将Zonyl?8740表面活性剂均匀分散在蒸馏水中，得到匀相透明的水溶液；所述Zonyl?8740的水溶液浓度为2%-15%。7.根据权利要求1所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:步骤D)中，将制备好的聚偏氟乙烯膜浸泡入水溶液浓度为2%-15%的Zonyl?8740表面活性剂中，优选浓度为5%-10% ;浸泡20-25小时后，取出置于真空干燥箱内干燥。8.根据权利要求7所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:真空干燥温度为20-150°C，优选80-100。。;真空干燥时间为1-16小时，优选8-10小时。9.根据权利要求1至8中任意权利要求所述超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于:所制备的聚偏氟乙烯膜的水接触角为130-152度。10.权利要求1至9中任意权利要求制备的超疏水聚偏氟乙烯膜在气-液膜接触器中的应用。
【专利摘要】本发明涉及膜制备技术领域，具体是一种超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法及其在气-液膜接触器中的应用。基于自清洁仿生原理，通过弱凝固剂致相转化法制备微-纳米双重粗糙结构的聚偏氟乙烯膜表面，然后通过涂敷法在粗糙的聚偏氟乙烯膜表面引入低表面能的物质对其进行低表面能的修饰，得到了透气性能良好、具有超疏水的聚偏氟乙烯平板膜，其表面的水接触角可达151.24°，此超疏水聚偏氟乙烯膜的制备方法，不仅能够明显地提高膜接触器的耐润湿性能，降低膜接触器的传质阻力，提高膜接触器的使用寿命，有益于气-液膜接触器的使用性能；而且方法简单、成本低、易于操作，实现了制备大面积超疏水膜表面的可行性。
【IPC分类】B01D69/02, B01D67/00, B01D71/34, B01D53/22
【公开号】CN104888624
【申请号】CN201510358369
【发明人】李颖娜, 徐志彬, 张玉忠, 刘艳娟, 么琳
【申请人】唐山学院, 中华人民共和国河北出入境检验检疫局曹妃甸办事处
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日
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