一種親水性ＰＶＤＦ材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種親水性ＰＶＤＦ材料及其制備方法，可使其水接觸角降低至８０度左右，大大提高了ＰＶＤＦ材料的親水性。該親水性ＰＶＤＦ材料的制備方法操作方便并且產(chǎn)品性能穩(wěn)定。本發(fā)明專利技術(shù)的親水性ＰＶＤＦ材料，其是由以下重量百分比的原料制成：ＰＶＤＦ４３～８４％、親水改性單體１６～４５％、ＳＡＮ０～１９％、無機(jī)親水改性材料０～５％、過氧化物引發(fā)劑０．２～１％，其中ＳＡＮ為丙烯腈與苯乙烯的共聚物。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種PVDF材料及其制備方法，更具體地說涉及一種親水性PVDF材料 及其制備方法。
技術(shù)介紹
隨著低碳經(jīng)濟(jì)時代的來臨，低能耗分離技術(shù)諸如高性能微/納濾膜的開發(fā)日益重 要。聚偏氟乙烯(PVDF)由于碳氟鍵鍵能高、鍵長短，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性、熱穩(wěn)定性、水 解穩(wěn)定性以及良好的機(jī)械和成膜性能，由其制備的PVDF微孔膜已成功應(yīng)用于膜蒸餾、氣體 凈化、有機(jī)溶劑精制等方面。然而，氟原子的低表面能使PVDF材料具有較強(qiáng)的疏水性，限制 了其在生化制藥、食品飲料及水處理等水相分離體系的應(yīng)用。PVDF材料的強(qiáng)疏水性使其在 使用過程中容易吸附油性物質(zhì)而造成污染，特別是PVDF膜在過濾含蛋白質(zhì)等油性物質(zhì)的 水溶液時，容易引起膜孔堵塞和通量下降，從而降低生產(chǎn)效率，增加操作成本，制約了其在 膜分離領(lǐng)域的應(yīng)用。通過對PVDF材料的親水改性，可以從根本上解決其易污染的問題，提 高PVDF材料的綜合性能，拓展其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，PVDF常用的親水改性方法主要 有三種表面涂覆、表面接枝和共混改性。如申請?zhí)枮?00410024928和200610026461發(fā) 明專利分別公開了利用表面涂覆和表面接枝親水改性PVDF。其中表面涂覆方法效果不穩(wěn) 定；而通過表面接枝雖然能夠取得較好的改性效果，但由于此法對生產(chǎn)條件要求較高，同時 耗能也較大，因而限制了其在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。目前典型的作為與PVDF物理共混 的親水改性劑是一些親水性聚合物，其含量直接影響著PVDF的力學(xué)性能和親水性。公開號 為CN101319081的專利技術(shù)專利公開了一種熔融共混改性PVDF親水性的材料和方法，雖然改性 效果不錯。然而，由于PVDF極強(qiáng)的疏水性，使得強(qiáng)親水性的聚合物不容易與之共混相容，而 弱親水性的聚合物共混對其親水性的提高又比較有限，因此在改性劑的選擇上有一定的局 限；另外，長時間的高溫?zé)崽幚頃褂H水化改性后PVDF中的氟原子向表面遷移，從而達(dá)到 能量較低的熱力學(xué)平衡態(tài)，普通物理共混方法很難維持持久的親水改性效果，所以其改性 材料組成和改性方法還有待進(jìn)一步提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足與問題，提供了一種親水性PVDF材料， 可使其水接觸角降低至80度左右，大大提高了 PVDF材料的親水性。同時本專利技術(shù)還提供了該親水性PVDF材料的制備方法，該方法操作方便并且產(chǎn)品 性能穩(wěn)定。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本專利技術(shù)的親水性PVDF材料，其是由以下重量百分比的原料制成PVDF43 84%親水改性單體16 45%SAN0 19%無機(jī)親水改性材料 0 5%過氧化物引發(fā)劑 0.2 1%其中SAN為丙烯腈與苯乙烯的共聚物。本專利技術(shù)的親水性PVDF材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的親水改性單體為極性 的甲基丙烯酸甲酯(MMA)。本專利技術(shù)的親水性PVDF材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的無機(jī)親水改性 材料為Ti02、SiO2或Al2O3 ；再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的無機(jī)親水改性材料的用量重量百 分比為1.7 2. 6%本專利技術(shù)的親水性PVDF材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的丙烯腈與苯乙 烯的共聚物中丙烯腈單體含量為26% 33%;再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的丙烯腈與苯乙 烯的共聚物的用量重量百分比為6 19%。本專利技術(shù)的親水性PVDF材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的過氧化物引發(fā) 劑為過氧化二苯甲酰。本專利技術(shù)上述的親水性PVDF材料的制備方法是將原料在溶液狀態(tài)下，使用原位聚 合方法，實(shí)現(xiàn)在聚合的同時完成分子鏈之間的充分共混。本專利技術(shù)的親水性PVDF材料的制備方法，其進(jìn)一步的技術(shù)方案是包括以下步驟將PVDF配置為含量IOwt %的DMF溶液，再按照配比分別將PVDF溶液和其它所用 原料加入反應(yīng)器中，最后加入引發(fā)劑并在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下聚合4 7h，聚合溫度為75 80°C ；將聚合所得反應(yīng)液逐滴滴入無水乙醇中沉淀提純改性產(chǎn)物，然后進(jìn)行過濾、洗滌、干 燥后，得到最終產(chǎn)物親水性PVDF材料；再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的引發(fā)劑為過氧化二苯 甲酰。本專利技術(shù)與先有技術(shù)相比具有以下有益效果原位聚合法是一種特殊的共混方法，應(yīng)用于PVDF的親水改性即指將親水性高分 子單體以分子級別分散在PVDF的溶液中，再加以引發(fā)劑在一定溫度和濃度下引發(fā)單體聚 合。由于形成的共混物中兩種聚合物分子在微觀水平均勻分散，從而達(dá)到兩種聚合物分子 在分子水平的接觸。這一優(yōu)勢可解決目前PVDF普通共混改性中的相容性問題。另外，這些 改性所用的親水聚合物的親水性只是相對于PVDF的強(qiáng)疏水性而言，其親水性遠(yuǎn)不如無機(jī) 材料(如TiO2、SiO2和Al2O3等)。在此基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)同時選擇無機(jī)材料與有機(jī)材料共用親 水改性PVDF，制備出了高親水性的PVDF復(fù)合材料。本專利技術(shù)所制備的PVDF材料在保持PVDF 材料原有的強(qiáng)度高、韌性好，耐腐蝕，戶外耐候性較好，化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)的情況下，其水 接觸角從93度左右降低至80度左右，親水性顯著提高，即抗污染性能增強(qiáng)，擴(kuò)大了 PVDF材 料的應(yīng)用領(lǐng)域，延長了 PVDF材料的使用壽命。同時本專利技術(shù)采用原位聚合的制備方法，工藝 簡單易行，在聚合的同時完成分子鏈之間的充分共混，鏈與鏈之間的相互纏結(jié)作用可維持 PVDF材料較久的親水改性效果，使其耐久性得到保障。具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例說明本專利技術(shù)，但本專利技術(shù)并不僅僅限定于這些實(shí)施例，本專利技術(shù) 用接觸角來表示PVDF材料的親水性，這一數(shù)值越小，表明親水性越好。實(shí)施例1原料質(zhì)量配比為PVDF 5. 04g、精制后甲基丙烯酸甲酯(MMA) 0. 96g ；配置PVDF含量為IOwt %的N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶液，按照以上配比分別加 入PVDF溶液和MMA于三口燒瓶中，最后以過氧化二苯甲酰(BPO)為引發(fā)劑進(jìn)行聚合，聚合 溫度設(shè)定為75°C，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下聚合5h，將聚合所得反應(yīng)液逐滴滴入無水乙醇中沉淀 以提純改性產(chǎn)物，之后進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，得到最終產(chǎn)物。接觸角檢測其結(jié)果見表1。實(shí)施例2原料質(zhì)量配比為PVDF 5. 0g、精制后MMA 2. Og ；配置PVDF含量為IOwt % WDMF溶液，按照以上配比分別加入PVDF溶液和MMA于 三口燒瓶中，最后以BPO為引發(fā)劑進(jìn)行聚合，聚合溫度設(shè)定為80°C，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下聚合 4h，將聚合所得反應(yīng)液逐滴滴入無水乙醇中沉淀以提純改性產(chǎn)物，之后進(jìn)行過濾、洗滌、干 燥，得到最終產(chǎn)物。接觸角檢測其結(jié)果見表1。實(shí)施例3原料質(zhì)量配比為PVDF 5. 0g、精制后MMA 3. Og ；配置PVDF含量為IOwt % WDMF溶液，按照以上配比分別加入PVDF溶液和MMA于 三口燒瓶中，最后以BPO為引發(fā)劑進(jìn)行聚合，聚合溫度設(shè)定為80°C，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下聚合 7h，將聚合所得反應(yīng)液逐滴滴入無水乙醇中沉淀以提純改性產(chǎn)物，之后進(jìn)行過濾、洗滌、干 燥，得到最終產(chǎn)物。接觸角檢測其結(jié)果見表1。實(shí)施例4原料質(zhì)量配比為PVDF 4. 95g、精制后MMA 4. 05g。配置PVDF含量為IOwt % WDMF溶液，按照以上配比分別加入PVDF溶液和MMA于 三口燒瓶中，最后以BPO為引發(fā)劑進(jìn)行聚合，聚合溫度設(shè)定為78°C，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下聚合 5h，將聚合所得反應(yīng)液逐滴滴本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種親水性ＰＶＤＦ材料，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：ＰＶＤＦ４３～８４％親水改性單體１６～４５％ＳＡＮ０～１９％無機(jī)親水改性材料０～５％過氧化物引發(fā)劑０．２～１％其中ＳＡＮ為丙烯腈與苯乙烯的共聚物。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張軍，趙學(xué)娟，陳雙俊，成靜，張偉，王曉琳，
申請(專利權(quán))人：南京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：84[中國|南京]