CN103087342A - 一种氧化石墨烯/pvdf共混阳离子交换膜及其制备方法 - Google Patents
一种氧化石墨烯/pvdf共混阳离子交换膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103087342A CN103087342A CN2013100237239A CN201310023723A CN103087342A CN 103087342 A CN103087342 A CN 103087342A CN 2013100237239 A CN2013100237239 A CN 2013100237239A CN 201310023723 A CN201310023723 A CN 201310023723A CN 103087342 A CN103087342 A CN 103087342A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pvdf
- graphene oxide
- exchange membrane
- cation exchange
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
本发明涉及一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜及其制备方法，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯5-20、氧化石墨烯0.1-5、有机溶剂50-70、二乙烯苯10-20、甲基丙烯酸缩水甘油酯6-20、过氧化苯甲酰0.5-5；制备方法为：首先制备铸膜液，铸膜液用流延法制得基膜，清洗基膜并对基膜改性即得到本发明的产品。与现有技术相比，本发明制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性、机械强度及耐酸碱性，提高了膜的抗污染能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子有机膜及其制备方法，尤其是涉及一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜及其制备方法。
背景技术
离子膜电解法是在离子交换树脂的基础上发展起来的一项新技术。利用离子交换膜对阴阳离子的选择透过特性，容许带一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过，以达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的。
离子交换膜是膜电解的主要部件之一，它是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。离子交换膜主要用于海水淡化、有机物及无机物的纯化等领域。目前离子交换膜普遍存在问题：机械强度低，尺寸稳定性差，化学稳定性差，不耐酸碱，抗污染能力差等缺点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有良好的表面性能、亲水性、机械强度、耐酸碱性及抗污染能力的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：
聚偏氟乙烯(PVDF)5-20；
氧化石墨烯0.1-5；
有机溶剂50-70；
二乙烯苯10-20；
甲基丙烯酸缩水甘油酯6-20；
过氧化苯甲酰0.5-5。
作为优选，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：
聚偏氟乙烯5；
氧化石墨烯0.3；
有机溶剂70；
二乙烯苯13；
甲基丙烯酸缩水甘油酯10；
过氧化苯甲酰1.7。
所述的聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。
所述的氧化石墨烯为片状。
所述的有机溶剂选自N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺或二甲亚砜中的一种。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯5-20、氧化石墨烯0.1-5、有机溶剂50-70、二乙烯苯10-20、甲基丙烯酸缩水甘油酯6-20、过氧化苯甲酰0.5-5；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜干燥并将膜从玻璃板上脱落，并风干，制得基膜；
(7)基膜的清洗：将基膜依次通过不同浓度的浓硫酸及去离子水清洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入NaOH溶液中浸渍，后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
步骤(6)中，制得基膜的具体步骤为：将在玻璃板上流延所得的膜自然风干20～24h，然后在70～90℃的条件下干燥1～2h，再放入100～120℃的条件下反应1～2h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜。
步骤(7)所述的基膜的清洗的具体步骤为：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍2～4d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗。
步骤(8)所述的基膜的改性的具体步骤为：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍22-26h后用去离子水清洗。
本发明制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性、机械强度及耐酸碱性，提高了膜的抗污染能力。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1、成膜工艺简单、成熟、易用于工业生产；
2、由于膜的亲水性与膜表面所含亲水基团密切相关，本发明中的甲基丙烯酸缩水甘油酯为亲水性聚合物，甲基丙烯酸缩水甘油酯的加入有利于膜的亲水性的提高，另外加入的氧化石墨烯表面含有大量亲水性基团，因此也会进一步提高膜的亲水性，因此，本发明的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的亲水性比之聚偏氟乙烯阳离子交换膜有了显著提高；
3、本发明中所用的膜的基材是PVDF，此物质的突出优点之一就是机械强度高，所以采用此物质做基材的膜，其机械强度大大提高，氧化石墨烯的加入使膜的表面更加致密，孔径变小，膜的机械强度进一步提高，因此，本发明的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的机械强度与聚偏氟乙烯阳离子交换膜相比具有明显提高；
4、本发明中所用的膜的基材是PVDF，化学稳定性好，所以采用此物质做基材的膜，其耐酸碱性较好，同时加入的氧化石墨烯本身的耐酸碱性非常强，进一步提高其抗酸碱腐蚀能力；
5、由于膜的抗污染能力与膜的亲水性密切相关，本发明的膜的亲水性得到了较大提高，因此本发明的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的抗污染能力也得到了提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
以下比较例和实施例中
含水率的测试方法为：离子交换膜与所定溶液充分平衡，然后从溶液中取出，用干燥的滤纸揩去膜表面附着的水，置入称量瓶中，然后在60℃的烘箱中真空干燥数小时到恒重为止。从干燥前后的重量变化求出含水率。
机械强度的测试方法为：采用万能电子试验机W-56强度测定仪对有机膜进行拉伸强度和拉伸破裂伸长率的测定。测试温度为室温25℃，拉伸速率为2mm/min。
亲水性(接触角)的测试方法：用接触角测定仪(DSA10，美国，针尖1.5mm)测定膜与纯水的接触角，以考察氧化石墨烯的加入对膜的亲水性的改善情况。测定方法如下：由针尖在膜样表面滴一滴纯水，待水滴体积不变时，记录水滴外切线与膜面的夹角，同一膜样在不同的位置测量5次，取其平均值。
比较例
对聚偏氟乙烯阳离子交换膜进行性能测试，结果为：聚偏氟乙烯阳离子交换膜的含水率为20～40％，拉伸强度(N)为24.11，亲水性(接触角°)为68.76。
实施例1
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)5、氧化石墨烯0.3、有机溶剂70、二乙烯苯13、甲基丙烯酸缩水甘油酯10、过氧化苯甲酰1.7。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为N-N二甲基乙酰胺。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯(PVDF)5、氧化石墨烯0.3、有机溶剂70、二乙烯苯13、甲基丙烯酸缩水甘油酯10、过氧化苯甲酰1.7；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散2h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散2h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干20h，然后在70℃的条件下干燥2h，再放入100℃的条件下反应2h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍2d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍22h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性2％、降低接触角到65°、机械强度提高45％、机械强度提高3.8％，提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
实施例2
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)10、氧化石墨烯0.1、有机溶剂55、二乙烯苯14.4、甲基丙烯酸缩水甘油酯20、过氧化苯甲酰0.5。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为N-N二甲基甲酰胺。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯(PVDF)10、氧化石墨烯0.1、有机溶剂55、二乙烯苯14.4、甲基丙烯酸缩水甘油酯20、过氧化苯甲酰0.5；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散3h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散3h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干24h，然后在90℃的条件下干燥1h，再放入120℃的条件下反应1h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍4d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍26h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性0.5％、降低接触角到66°、机械强度提高5％、提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
实施例3
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)10、氧化石墨烯1、有机溶剂60、二乙烯苯16、甲基丙烯酸缩水甘油酯12、过氧化苯甲酰1。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为N-N二甲基乙酰胺。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯(PVDF)10、氧化石墨烯1、有机溶剂60、二乙烯苯16、甲基丙烯酸缩水甘油酯12、过氧化苯甲酰1；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散2.5h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散2.5h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干22h，然后在80℃的条件下干燥1.5h，再放入110℃的条件下反应1.5h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍3d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍24h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性2％、降低接触角到62°、机械强度提高2％、机械强度提高2％，提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
实施例4
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)15、氧化石墨烯3、有机溶剂55、二乙烯苯20、甲基丙烯酸缩水甘油酯6、过氧化苯甲酰1。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为二甲亚砜。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯(PVDF)15、氧化石墨烯3、有机溶剂55、二乙烯苯20、甲基丙烯酸缩水甘油酯6、过氧化苯甲酰1；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散2.8h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散2.8h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干23h，然后在80℃的条件下干燥1.5h，再放入100℃的条件下反应2h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍4d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍23h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性3％、降低接触角到58°，机械强度提高2％，提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
实施例5
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)10、氧化石墨烯5、有机溶剂60、二乙烯苯10、甲基丙烯酸缩水甘油酯14、过氧化苯甲酰1。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为N-N二甲基甲酰胺。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯(PVDF)10、氧化石墨烯5、有机溶剂60、二乙烯苯10、甲基丙烯酸缩水甘油酯14、过氧化苯甲酰1；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散2h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散2h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干20h，然后在70℃的条件下干燥2h，再放入120℃的条件下反应1h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍2d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍25h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性4.5％、降低接触角到56°，提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
实施例6
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)10、氧化石墨烯5、有机溶剂60、二乙烯苯10、甲基丙烯酸缩水甘油酯14、过氧化苯甲酰1。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为二甲亚砜。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯(PVDF)10、氧化石墨烯5、有机溶剂60、二乙烯苯10、甲基丙烯酸缩水甘油酯14、过氧化苯甲酰1；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散3h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散3h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干24h，然后在90℃的条件下干燥1h，再放入100℃的条件下反应2h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍4d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍26h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性3.9％、降低接触角到58°，提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
实施例7
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)15、氧化石墨烯3、有机溶剂55、二乙烯苯20、甲基丙烯酸缩水甘油酯6、过氧化苯甲酰1。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为二甲亚砜。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤；
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料聚偏氟乙烯(PVDF)15、氧化石墨烯3、有机溶剂55、二乙烯苯20、甲基丙烯酸缩水甘油酯6、过氧化苯甲酰1；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散3h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散3h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干24h，然后在90℃的条件下干燥1h，再放入100℃的条件下反应2h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍4d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍26h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性4.5％、降低接触角到59°，机械强度提高2％，提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
实施例8
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)15、氧化石墨烯4、有机溶剂50、二乙烯苯16、甲基丙烯酸缩水甘油酯12、过氧化苯甲酰3。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为N-N二甲基甲酰胺。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯(PVDF)15、氧化石墨烯4、有机溶剂50、二乙烯苯16、甲基丙烯酸缩水甘油酯12、过氧化苯甲酰3；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散3h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散3h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干24h，然后在90℃的条件下干燥1h，再放入120℃的条件下反应1h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍4d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍26h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性3.42％、降低接触角到58.5°，机械强度提高1％，提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
实施例9
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：聚偏氟乙烯(PVDF)15、氧化石墨烯4、有机溶剂50、二乙烯苯16、甲基丙烯酸缩水甘油酯12、过氧化苯甲酰3。
其中，聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。氧化石墨烯为片状。有机溶剂为N-N二甲基乙酰胺。
一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯(PVDF)15、氧化石墨烯4、有机溶剂50、二乙烯苯16、甲基丙烯酸缩水甘油酯12、过氧化苯甲酰3；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散3h；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散3h；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜自然风干24h，然后在90℃的条件下干燥1h，再放入120℃的条件下反应1h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜；
(7)基膜的清洗：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍4d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍26h后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
本实施例制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜不仅保留了聚偏氟乙烯阳离子交换膜的原有的优良特性，还改善了聚偏氟乙烯阳离子交换膜表面性能，增强了膜的亲水性3.6％、降低接触角到60.4°，机械强度提高1.5％，提高了膜耐酸碱性和膜的抗污染能力。
通过对实施例1～实施例9制得的膜与比较例中的聚偏氟乙烯阳离子交换膜的性能比较，可以得出，本发明制得的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的表面性能得到了优化，表现在亲水性、机械强度及抗污染能力均得到提高，具体如表1所示。
表1：两种膜的性能比较
Claims (9)
1.一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，其特征在于，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：
聚偏氟乙烯5-20；
氧化石墨烯0.1-5；
有机溶剂50-70；
二乙烯苯10-20；
甲基丙烯酸缩水甘油酯6-20；
过氧化苯甲酰0.5-5。
2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，其特征在于，该离子交换膜由以下组分及重量百分比含量的原料制成：
聚偏氟乙烯5；
氧化石墨烯0.3；
有机溶剂70；
二乙烯苯13；
甲基丙烯酸缩水甘油酯10；
过氧化苯甲酰1.7。
3.根据权利要求1或2所述的一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，其特征在于，所述的聚偏氟乙烯的分子量为400000～600000道尔顿。
4.根据权利要求1或2所述的一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，其特征在于，所述的氧化石墨烯为片状。
5.根据权利要求1或2所述的一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜，其特征在于，所述的有机溶剂选自N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺或二甲亚砜中的一种。
6.一种如权利要求1～5任一所述的氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：聚偏氟乙烯5-20、氧化石墨烯0.1-5、有机溶剂50-70、二乙烯苯10-20、甲基丙烯酸缩水甘油酯6-20、过氧化苯甲酰0.5-5；
(2)将氧化石墨烯溶于50wt％的有机溶剂中，并超声分散；
(3)将聚偏氟乙烯溶于剩下的有机溶剂中，并超声分散；
(4)将步骤(2)与步骤(1)所得溶液混合，并加入二乙烯苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯及过氧化苯甲酰，再超声分散，并静置脱泡，得到铸膜液；
(5)将步骤(4)所得的铸膜液在玻璃板上流延成膜；
(6)将在玻璃板上流延所得的膜干燥并将膜从玻璃板上脱落，并风干，制得基膜；
(7)基膜的清洗：将基膜依次通过不同浓度的浓硫酸及去离子水清洗；
(8)基膜的改性：将步骤(7)处理后的基膜放入NaOH溶液中浸渍，后用去离子水清洗，即得氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜。
7.根据权利要求6所述的一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，制得基膜的具体步骤为：将在玻璃板上流延所得的膜自然风干20～24h，然后在70～90℃的条件下干燥1～2h，再放入100～120℃的条件下反应1～2h，室温冷却后，放入去离子水中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落，然后将膜自然风干，即得基膜。
8.根据权利要求6所述的一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(7)所述的基膜的清洗的具体步骤为：在室温下将基膜放入质量浓度为98％的浓硫酸中浸渍2～4d，然后依次用质量浓度为94％、65％和40％的浓硫酸清洗，再用去离子水漂洗。
9.根据权利要求6所述的一种氧化石墨烯/PVDF共混阳离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(8)所述的基膜的改性的具体步骤为：将步骤(7)处理后的基膜放入浓度为1mol/L的NaOH溶液中浸渍22-26h后用去离子水清洗。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310023723.9A CN103087342B (zh) | 2013-01-22 | 2013-01-22 | 一种氧化石墨烯/pvdf共混阳离子交换膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310023723.9A CN103087342B (zh) | 2013-01-22 | 2013-01-22 | 一种氧化石墨烯/pvdf共混阳离子交换膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103087342A true CN103087342A (zh) | 2013-05-08 |
| CN103087342B CN103087342B (zh) | 2015-02-18 |
Family
ID=48200500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310023723.9A Expired - Fee Related CN103087342B (zh) | 2013-01-22 | 2013-01-22 | 一种氧化石墨烯/pvdf共混阳离子交换膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103087342B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104028115A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-09-10 | 上海应用技术学院 | 一种羧基化氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合超滤膜及制备方法 |
| CN105038045A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-11 | 西安理工大学 | 一种氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合薄膜的制备方法 |
| CN106008862A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-12 | 常州大学 | 一种碱性阴离子交换膜的制备方法 |
| CN106310981A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-11 | 福建师范大学 | 一种利用浸泡法制备碳纳米粉改性双极膜的方法 |
| CN106398080A (zh) * | 2015-07-30 | 2017-02-15 | 北京化工大学 | 一种铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN108285541A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-17 | 山东东岳高分子材料有限公司 | 纳米纤维增强的含氟离子交换膜及其制备方法 |
| CN112755821A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-05-07 | 上海应用技术大学 | 具有高通量和抗污染性能的pmia混合基质超滤膜及制备应用 |
| CN112774467A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-05-11 | 重庆奥思赛斯环保科技有限公司 | 一种高强度耐高温耐有机溶剂分离膜及其制备方法 |
| CN114426643A (zh) * | 2020-09-28 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种共聚物膜材料的制备方法及应用 |
| CN114976165A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-30 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 复合离子交换膜及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101288832A (zh) * | 2008-06-13 | 2008-10-22 | 哈尔滨工业大学 | 纳米颗粒填充的有机无机杂化阳离子交换膜及其制备方法 |
| CN102167894A (zh) * | 2011-01-24 | 2011-08-31 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 石墨烯/聚乳酸复合材料及其制备方法 |
| CN102585280A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-18 | 黑龙江省科学院大庆分院 | 一种碳材料改性多孔聚合物电解质膜及其制备方法 |
-
2013
- 2013-01-22 CN CN201310023723.9A patent/CN103087342B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101288832A (zh) * | 2008-06-13 | 2008-10-22 | 哈尔滨工业大学 | 纳米颗粒填充的有机无机杂化阳离子交换膜及其制备方法 |
| CN102167894A (zh) * | 2011-01-24 | 2011-08-31 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 石墨烯/聚乳酸复合材料及其制备方法 |
| CN102585280A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-18 | 黑龙江省科学院大庆分院 | 一种碳材料改性多孔聚合物电解质膜及其制备方法 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104028115A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-09-10 | 上海应用技术学院 | 一种羧基化氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合超滤膜及制备方法 |
| CN105038045A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-11 | 西安理工大学 | 一种氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合薄膜的制备方法 |
| CN106398080B (zh) * | 2015-07-30 | 2018-12-04 | 北京化工大学 | 一种铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN106398080A (zh) * | 2015-07-30 | 2017-02-15 | 北京化工大学 | 一种铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN106008862A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-12 | 常州大学 | 一种碱性阴离子交换膜的制备方法 |
| CN106008862B (zh) * | 2016-05-26 | 2018-03-27 | 常州大学 | 一种碱性阴离子交换膜的制备方法 |
| CN106310981A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-11 | 福建师范大学 | 一种利用浸泡法制备碳纳米粉改性双极膜的方法 |
| CN108285541A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-17 | 山东东岳高分子材料有限公司 | 纳米纤维增强的含氟离子交换膜及其制备方法 |
| CN114426643A (zh) * | 2020-09-28 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种共聚物膜材料的制备方法及应用 |
| CN112755821A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-05-07 | 上海应用技术大学 | 具有高通量和抗污染性能的pmia混合基质超滤膜及制备应用 |
| CN112774467A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-05-11 | 重庆奥思赛斯环保科技有限公司 | 一种高强度耐高温耐有机溶剂分离膜及其制备方法 |
| CN114976165A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-30 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 复合离子交换膜及其制备方法 |
| CN114976165B (zh) * | 2022-06-17 | 2024-02-02 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 复合离子交换膜及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103087342B (zh) | 2015-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103087342B (zh) | 一种氧化石墨烯/pvdf共混阳离子交换膜及其制备方法 | |
| Sun et al. | Porous BPPO-based membranes modified by multisilicon copolymer for application in diffusion dialysis | |
| CN108554187B (zh) | 一种荷正电聚酰胺/TiO2陶瓷中空纤维复合纳滤膜制备方法及纳滤膜 | |
| CN104117294B (zh) | 一种亲水性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法 | |
| CN105390721B (zh) | 一种磷酸硼包覆碳纳米管复合质子交换膜的制备方法 | |
| CN103785305A (zh) | 一种多壁碳纳米管-聚偏氟乙烯复合导电超滤膜及其制备方法 | |
| CN102430343B (zh) | 一种聚偏氟乙烯平板微滤膜的制备方法 | |
| CN103252174A (zh) | 一种压电性聚偏氟乙烯多孔膜及其制备方法 | |
| CN107362698B (zh) | 一种持久亲水性聚偏氟乙烯膜的制备方法及其应用 | |
| CN104941468B (zh) | 一种半互穿网络型阴离子交换膜及其制备方法 | |
| CN108079801A (zh) | 一种复合超滤膜及其制备方法 | |
| CN103464006A (zh) | Pdms/pvdf共混微孔膜的制备 | |
| CN105817146A (zh) | 一种cnt改性纳滤膜的制备方法 | |
| CN108484814B (zh) | 一种亲水性聚偏氟乙烯树脂 | |
| Zhang et al. | Synthesis and characterizations of novel, positively charged hybrid membranes from poly (2, 6-dimethyl-1, 4-phenylene oxide) | |
| CN107256936B (zh) | 聚偏氟乙烯/氰乙基纤维素复合锂离子电池隔膜及其制备方法 | |
| CN101850217B (zh) | 一种无皮层均一结构聚偏氟乙烯转印膜的制备方法 | |
| CN106110908A (zh) | 芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法 | |
| CN117286538A (zh) | 一种耐高温/宽温度范围适用的碱水电解制氢复合隔膜及其制备方法和应用 | |
| CN102908915B (zh) | 一种用于碱回收的扩散渗析膜的制备方法 | |
| CN114957891B (zh) | 一种全氟磺酰氟树脂组合物 | |
| CN103560259A (zh) | 一种poss交联型磺化聚酰亚胺质子交换膜及其制备方法 | |
| CN109675448A (zh) | 一种防污阴离子交换膜的制备方法 | |
| CN104558646A (zh) | 具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的制备和应用 | |
| Bei et al. | Preparation and characterization of a PVDF membrane modified by an ionic liquid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150218 Termination date: 20190122 |