CN103341328B - 一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜及其制备方法 - Google Patents
一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜,包括支撑层和活性分离层,活性分离层均匀分布于支撑层上,支撑层为聚四氟乙烯微孔支撑膜,活性分离层为含氟丙烯酸酯共聚物。该含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜表面组成及本体结构可控,具有较佳的稳定性、耐热性和耐腐蚀,使用寿命长。本发明还公开了一种制备上述一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合的制备方法,该制备方法具有有效地解决膜涂覆过程中不均匀及易出现龟裂的问题,制备方法简单、成本低,易于实现工业生产的优点。
Description
技术领域
本发明涉及膜分离领域,特别涉及一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜及其制备方法
背景技术
渗透汽化工业应用的发展主要动力在于它与传统分离液体混合物的方法如精馏、萃取和吸附等比较具有过程中不引进其他物料,对环境污染小、能量消耗低、设备紧凑、投资少、操作方便等优点。渗透汽化膜突出优点是分离系数高和不受汽-液平衡的限制,因而它在精馏、萃取和吸附等方法难以分离的恒沸物与近沸物的分离中具有广阔的应用前景。目前,渗透汽化主要用于醇水混合物和有机混合物分离,其中有机物脱水是渗透汽化应用研究最多、技术最成熟的方面。
对渗透汽化膜而言,要使某种组分优先渗透,必须选用与该组分有较强亲和力的膜材料。但膜材料与组分间的亲和力过强,有可能因溶胀过度而造成膜机械强度的减弱和丧失,也有可能因聚合物对组分的吸引力太强而使组分的扩散系数降低。因此,膜材料与优先渗透组分间应保持适当的亲和作用力。就聚合物而言,这种亲和作用力的大小取决于其所含官能团的特性。针对有机水溶液的分离,为了获得最佳的渗透汽化分离效果,则膜材料需要保持一个适当的亲憎水平衡。影响这种平衡状态的因素首先是膜材料中亲、憎水官能团的比例,其次是被分离的混合物组分的性质和组成。因此目前研究主要集中在改善膜的耐水性,增强膜的分离性能和稳定性方面。例如引入高交联结构,或与其他聚合物共混,或掺杂无机离子增强等方式。但是,这些改性方法是以牺牲膜的渗透通量为代价。
复合膜在一定程度上能解决上述问题。复合膜是由多孔支撑层上覆盖一层致密的活性分离层而成,其最大的优点是活性层可以与支撑层采用不同的材料,因而可以根据分离的料液的性质,在众多的聚合物中选择最适宜的材料。然而,就长期操作而言,目前各种复合膜的稳定性仍有待提高。因此,寻求稳定替代的渗透汽化脱水膜材料是目前一个重要的研究目标。此外,渗透汽化膜的耐热性也是目前研究的热点之一,提高膜的耐热性,使其能在较高的温度下操作是提高膜的渗透通量的重要途径。
聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜具有优良的化学稳定性、热稳定性及高机械强度,是一种理想的渗透汽化膜材料。但聚四氟乙烯微孔膜的表面能低、亲水性极差、与其他材料的相容性和粘结性差等缺点限制了微孔膜的应用。含氟丙烯酸酯共聚物是由含氟丙烯酸酯类单体与丙烯酸类或乙烯基类单体共聚合而成。含氟丙烯酸酯共聚物兼具丙烯酸聚合物和含氟聚合物的优点,而价格比含氟聚合物低得多。它既具备丙烯酸酯类聚合物柔韧、耐候、粘结性好、成膜性能好、网络结构疏松的特点,又具有含氟聚合物卓越的化学稳定性、耐腐蚀、抗氧化等性质。同时通过控制含氟丙烯酸酯共聚物中含氟单体与非含氟单体比例,能够兼顾聚合物所需要的亲憎水官能团比例。目前将含氟丙烯酸酯共聚物作为活性分离层制备渗透汽化复合膜的研究尚未见报道。
公开号为101108313(公开日:2008-01-23)的中国专利公开的两亲性含氟共聚物对聚四氟乙烯多孔膜的表面改性方法,就是通过采用两亲性含氟共聚物对聚四氟乙烯多孔膜的表面进行改性,但该专利仅只改变聚四氟乙烯膜表面的亲水性,不改变膜材料本体的结构和性质,制备的改性聚四氟乙烯多孔膜仍具有多孔膜的特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面组成及本体结构可控,具有较佳的稳定性、耐热性和耐腐蚀,使用寿命长的含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。
根据本发明的一个方面,提供了一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜,包括支撑层和活性分离层,活性分离层均匀分布于支撑层上,支撑层为聚四氟乙烯微孔支撑膜,活性分离层为含氟丙烯酸酯共聚物。
在一些实施方式中,含氟丙烯酸酯共聚物可以由结构式为CH2=C(R)COOCR′2CxF2x+1,其中,R为H或CH3,R′为H或F,x为1~8的含氟丙烯酸酯类单体和结构式为CH2=C(R″)COOCnH2n+1,其中,R″为H或CH3,n为1~16的非含氟丙烯酸酯类单体共聚而成。
在一些实施方式中,含氟丙烯酸酯类单体可以为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟丙酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯或甲基丙烯酸十三氟辛酯。
在一些实施方式中,非含氟丙烯酸酯类单体可以为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯或甲基丙烯酸月桂酯。
在一些实施方式中,聚四氟乙烯微孔支撑膜可以为单向拉伸或双向拉伸的平板膜、管式膜或中空纤维膜。
本发明的另一个目的在于提供一种有效地解决膜涂覆过程中不均匀及易出现龟裂的问题,制备方法简单、成本低,易于实现工业生产的含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的制备方法。
根据本发明的另一个方面,提供一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液,包括以下步骤:
a、将含氟丙烯酸酯类单体、非含氟丙烯酸酯类单体、含有活性基团的功能单体、可聚合表面活性剂和去离子水加入反应容器中,在40~60℃温度下以15000~22000rpm转速分散10~30min;
b、冷却至室温;
c、超声分散5~20min,制得W/O型微乳液;
d、往W/O型微乳液溶液加入过硫酸盐,室温下以15000~22000rpm转速分散10~30min;
e、超声乳化5~20min;
f、往反应容器充入氮气;
g、向反应容器中加入N,N,N′,N′-四甲基乙二胺,以200~500rpm转速搅拌,反应5~20min,得到具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液;
(2)将步骤(1)中得到的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液超声10~30s去除气泡后,均匀涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,在空气湿度为40~90%、温度为20~30℃下放置24~48h,然后在40~80℃下烘干,得到含氟丙烯酸酯共聚物的渗透汽化复合膜;
或将步骤(1)中得到的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液超声10~30s去除气泡后,均匀涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,然后将高表面能基材片覆盖在涂覆有含氟丙烯酸酯共聚物乳液的聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,于室温下放置24~48h后,取下高表面能基材片,将带有含氟丙烯酸酯共聚物涂层的聚四氟乙烯微孔支撑膜在40~80℃下烘干,得到带有含氟丙烯酸酯共聚物的渗透汽化复合膜。
高表面能基材片可以是玻璃片、铜片、不锈钢片或铝片等等。
过硫酸盐,可以是过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或几种。
在一些实施方式中,步骤(1)中制得的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液,按质量百分比分数计算,可以包括:5~12%的含氟丙烯酸酯类单体、20~35%的非含氟丙烯酸酯单体、10~20%的去离子水、32~45%的可聚合表面活性剂和质量分数占含氟丙烯酸酯类单体和非含氟丙烯酸酯单体总量的0~5%的含有活性基团的功能单体。
在一些实施方式中,步骤(1)中的含有活性基团的功能单体可以为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-羟甲基丙烯酰胺或乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯,可聚合表面活性剂可以为ω-甲氧基聚(氧化乙烯)十一烷基α-甲基丙烯酸酯(下文缩写为C1-PEO-C11-MA-40)。
在一些实施方式中,步骤(1)中添加的过硫酸盐与所述N,N,N′,N′-四甲基乙二胺形成室温下可引发聚合的水溶性氧化还原引发剂,该两者摩尔比为1:1,以去离子水质量为基准,浓度为10mM~30mM。
可聚合表面活性剂可单独使用,也可与常规型表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)复配使用。可聚合表面活性剂与共聚物聚合生成聚合物后,不需要从聚合物分离出表面活性剂,有利于简化聚合物制备步骤。
在一些实施方式中,步骤(2)中的涂覆方式可以为涂布、浸渍涂覆、旋转涂覆和喷涂中的至少一种。
本发明含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜以聚四氟乙烯微孔支撑膜为支撑层,以含氟丙烯酸酯共聚物为活性分离层。含氟丙烯酸酯共聚物兼具丙烯酸聚合物和含氟聚合物的优点,而价格比含氟聚合物低得多。它既具备丙烯酸酯类聚合物柔韧、耐候、粘结性好、成膜性能好、网络结构疏松的特点,又具有含氟聚合物卓越的化学稳定性、耐腐蚀、抗氧化等性质。通过控制含氟丙烯酸酯共聚物中含氟单体与非含氟单体比例,能够兼顾聚合物所需要的亲憎水官能团比例。通过调节含氟丙烯酸酯类单体中与F原子相连的C原子数以及与之共聚的非含氟丙烯酸酯类单体的C原子数,对含氟丙烯酸酯共聚物中的亲、憎水官能团的比例进行控制,进而对聚四氟乙烯微孔支撑膜的活性分离层的亲水、憎油、防污等表面特性和本体结构及聚集形态进行调控,从而针对不同有机水溶液的分离需求,制备出具有特定表面特性及结构可控性的含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。同时,含氟丙烯酸酯共聚物中的含氟组分对聚四氟乙烯微孔支撑膜具有良好的亲和性和粘结性,粘结力牢固,使得本发明含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜具有较佳的稳定性、耐热性和耐腐蚀,使用寿命长。
本发明一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的制备方法,以微乳液聚合法制备的含氟丙烯酸酯共聚物为活性分离层,以聚四氟乙烯微孔支撑膜为支撑层,采用涂覆方法制备渗透汽化复合膜。微乳液聚合法获得的聚合物乳液颗粒平均粒径10~100nm,具有极好的渗透性、润湿性,容易在具有微米级孔结构的材料表面产生厚度均匀的涂层。同时采用聚四氟乙烯为成膜基材,一方面含氟丙烯酸酯共聚物中的含氟组分与聚四氟乙烯具有良好的亲和性,粘结力牢固;另一方面,聚四氟乙烯成膜基材对涂覆层的聚合物形态产生诱导影响,同时通过控制成膜条件,如温度、湿度,进一步控制渗透汽化膜的本体结构。制备方法简单、成本低、易于工业应用。
具体实施方式
实施例1:
(1)、制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液:在装有高速搅拌器的25ml反应瓶(三口烧瓶)中加入1.0g去离子水,将1.2g甲基丙烯酸三氟乙酯、3.3g甲基丙烯酸异辛酯、0.2g甲基丙烯酸以及4.5g可聚合表面活性剂C1-PEO-C11-MA-40溶于去离子水中,在40℃的水浴温度下15000rpm搅拌30min后取出,冷却至室温,再经超声分散10min,制得W/O型微乳液。向W/O型微乳液中加入15mM过硫酸铵,室温下15000rpm搅拌10min,超声乳化5min,并以0.5L/h的速率向反应瓶中通入氮气10min,确保聚合反应在氮气保护下进行。边以200rpm转速搅拌边向反应瓶中滴加15mMN,N,N′,N′-四甲基乙二胺,室温下引发聚合反应16min,得到具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液。
(2)、渗透汽化复合膜的制备:取20*20cm的聚四氟乙烯微孔支撑膜(双向拉伸平板膜)采用低沸点醇清洗并干燥,再将含氟丙烯酸酯共聚物微乳液超声20s去除微小气泡后采用实验用自动涂膜机均匀涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,然后将膜放入人工气候箱内,控制空气湿度55%,于20℃温度下,放置48h后,取出放入80℃烘箱内干燥1h,最后于40℃真空烘箱内继续干燥24h,得到含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。
实施例2:
(1)、制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液:在装有高速搅拌器的25ml反应瓶(三口烧瓶)中加入1.5g去离子水,将1g甲基丙烯酸六氟丁酯、3.2g甲基丙烯酸月桂酯、0.2gN-羟甲基丙烯酰胺以及4.2g可聚合表面活性剂C1-PEO-C11-MA-40溶于去离子水中,在50℃的水浴温度下18000rpm搅拌20min后取出,冷却至室温,再经超声分散15min,制得W/O型微乳液。向W/O型微乳液中加入10mM过硫酸铵,室温下18000rpm搅拌15min,超声乳化5min,并以0.5L/h的速率向反应瓶中通入氮气10min,确保聚合反应在氮气保护下进行。边以300rpm搅拌边向反应瓶中滴加10mMN,N,N′,N′-四甲基乙二胺,室温下引发聚合反应10min,得到具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液。
(2)、渗透汽化复合膜的制备:取20*20cm的聚四氟乙烯微孔支撑膜(双向拉伸平板膜)采用低沸点醇清洗并干燥,再将上述共聚物乳液超声20s去除微小气泡后,采用旋涂仪旋转涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,然后将膜放入人工气候箱内,控制空气湿度60%,于25℃温度下,放置36h后,取出放入80℃烘箱内干燥1h,最后于60℃真空烘箱内继续干燥20h,得到含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。
实施例3:
(1)、制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液:在装有高速搅拌器的25ml反应瓶(三口烧瓶)中加入1.5g去离子水,将0.7g甲基丙烯酸八氟戊酯、3.55g甲基丙烯酸丁酯、0.2g乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯及4.25g可聚合表面活性剂C1-PEO-C11-MA-40溶于去离子水中,在60℃的水浴温度下20000rpm搅拌20min后取出,冷却至室温,再经超声分散10min,制得W/O型微乳液。向W/O型微乳液中加入10mM过硫酸铵,室温下20000rpm搅拌20min,超声乳化5min,并以0.5L/h的速率向反应瓶中通入氮气10min,确保聚合反应在氮气保护下进行。边400rpm搅拌边向反应瓶中滴加10mMN,N,N′,N′-四甲基乙二胺,室温下引发聚合反应10min,得到具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液。
(2)、渗透汽化复合膜的制备:取20*20cm的聚四氟乙烯微孔支撑膜(单向拉伸平板膜)采用低沸点醇清洗并干燥,再将上述共聚物乳液超声20s去除微小气泡后采用喷涂法反复涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,然后将膜放入人工气候箱内,控制空气湿度75%,于30℃温度下,放置48h后,取出放入80℃烘箱内干燥1h,最后于60℃真空烘箱内继续干燥24h,得到含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。
实施例4:
(1)、制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液:在装有高速搅拌器的250ml反应瓶(三口烧瓶)中加入20g去离子水,将5g甲基丙烯酸十二氟庚酯、32g甲基丙烯酸甲酯、3g甲基丙烯酸羟乙酯以及40g可聚合表面活性剂C1-PEO-C11-MA-40溶于去离子水中,在60℃的水浴温度下22000rpm搅拌30min后取出,冷却至室温,再经超声分散20min,制得W/O型微乳液。向W/O型微乳液中加入15mM过硫酸铵,室温下22000rpm搅拌20min,超声乳化10min,并以0.5L/h的速率向反应瓶中通入氮气20min,确保聚合反应在氮气保护下进行。边以500rpm搅拌边向反应瓶中滴加15mMN,N,N′,N′-四甲基乙二胺,室温下引发聚合反应8min,得到具有纳米级颗粒的的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液。
(2)、渗透汽化复合膜的制备:将含氟丙烯酸酯共聚物微乳液超声20s去除微小气泡,取长度32mm、外径1.2mm的聚四氟乙烯微孔支撑膜(双向拉伸中空纤维膜)采用低沸点醇清洗并干燥后浸入上述含氟丙烯酸酯共聚物微乳液中,经30min后取出,然后将膜放入人工气候箱内,控制空气湿度50%,于30℃温度下,放置24h后,取出放入80℃烘箱内干燥1h,最后于50℃真空烘箱内继续干燥24h,得到含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。
实施例5:
(1)、制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液:步骤参见实施例1。
(2)、渗透汽化复合膜的制备:将该共聚物乳液超声20s去除微小气泡后均匀涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜(双向拉伸平板膜)表面,然后将玻璃片轻缓的覆盖在涂覆有共聚物乳液的聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,防止气泡进入。玻璃片与聚四氟乙烯微孔支撑膜之间采用薄铝片控制涂层的厚度。于20℃下放置48h后,取下玻璃片,将带有含氟丙烯酸酯共聚物涂层的聚四氟乙烯微孔支撑膜置于80℃烘箱内干燥1h,最后于40℃真空烘箱内继续干燥24h,最终获得带有含氟丙烯酸酯共聚物皮层的聚四氟乙烯渗透汽化复合膜。
实施例6
(1)、制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液:步骤参见实施例2中.
(2)、渗透汽化复合膜的制备:将该共聚物乳液超声20s去除微小气泡后均匀涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜(双向拉伸平板膜)表面,然后将玻璃片轻缓的覆盖在涂覆有共聚物乳液的聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,防止气泡进入。玻璃片与聚四氟乙烯微孔支撑膜之间采用薄铝片控制涂层的厚度。于25℃下放置36h后,取下玻璃片,将带有含氟丙烯酸酯共聚物涂层的聚四氟乙烯微孔支撑膜置于80℃烘箱内干燥1h,最后于60℃真空烘箱内继续干燥20h,得到含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。
实施例7:
(1)、制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液:步骤参见实施例3。
(2)、渗透汽化复合膜的制备:将该共聚物乳液超声20s去除微小气泡后均匀涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜(单向拉伸平板膜)表面,然后将玻璃片轻缓的覆盖在涂覆有共聚物乳液的聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,防止气泡进入。玻璃片与聚四氟乙烯微孔支撑膜之间采用薄铝片控制涂层的厚度。于30℃下放置48h后,取下玻璃片,将带有含氟丙烯酸酯共聚物涂层的聚四氟乙烯微孔支撑膜置于80℃烘箱内干燥1h,最后于60℃真空烘箱内继续干燥24h,得到含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。
实施例8:
(1)、制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液:步骤参见实施例4。
(2)、渗透汽化复合膜的制备:将该共聚物乳液超声20s去除微小气泡后均匀涂覆于聚四氟乙烯微孔支撑膜(双向拉伸平板膜)表面,然后将玻璃片轻缓的覆盖在涂覆有共聚物乳液的聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,防止气泡进入。玻璃片与聚四氟乙烯微孔支撑膜之间采用薄铝片控制涂层的厚度。于30℃下放置24h后,取出放入80℃烘箱内干燥1h,最后于50℃真空烘箱内继续干燥24h,得到含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜。
以上八个实施例子所制备的含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的分离性能如表1所示。
表1各实施例膜性能列表
注:渗透汽化性能测试时间2h;有效膜面积17.24cm2;膜测试装置下游压力保持100Pa
由表1可知,采用本发明方法所制备的含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜,具有渗透通量高、分离性能好、成膜性高、结构与性能稳定等优点,适合应用于分离醇水体系。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜,包括支撑层和活性分离层,其特征在于,所述活性分离层均匀分布于所述支撑层上,所述支撑层为聚四氟乙烯微孔支撑膜,所述活性分离层为含氟丙烯酸酯共聚物,其中:
所述含氟丙烯酸酯共聚物的乳液颗粒平均粒径10~100nm;所述含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的渗透通量为574~1013g/m2h;
所述含氟丙烯酸酯共聚物结构式为CH2=C(R)COOCR′2CxF2x+1,其中,R为H或CH3,R′为H或F,x为1~8的含氟丙烯酸酯类单体和结构式为CH2=C(R″)COOCnH2n+1,其中,R″为H或CH3,n为1~16的非含氟丙烯酸酯类单体共聚而成。
2.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜,其特征在于,所述含氟丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟丙酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯或甲基丙烯酸十三氟辛酯。
3.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜,其特征在于,所述非含氟丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯或甲基丙烯酸月桂酯。
4.根据权利要求1所述的一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜,其特征在于,所述聚四氟乙烯微孔支撑膜为单向拉伸或双向拉伸的平板膜、管式膜或中空纤维膜。
5.一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液,包括以下步骤:
a、将含氟丙烯酸酯类单体、非含氟丙烯酸酯类单体、含有活性基团的功能单体、可聚合表面活性剂和去离子水加入反应容器中,在40~60℃温度下以15000~22000rpm转速分散10~30min;
b、冷却至室温;
c、超声分散5~20min,制得W/O型微乳液;
d、往W/O型微乳液溶液加入过硫酸盐,室温下以15000~22000rpm转速分散10~30min;
e、超声乳化5~20min;
f、往所述反应容器充入氮气;
g、向反应容器中加入N,N,N′,N′-四甲基乙二胺,以200~500rpm转速搅拌,反应5~20min,得到具有纳米级颗粒的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液;
(2)将步骤(1)中得到的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液超声10~30s去除气泡后,均匀涂覆于所述聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,在空气湿度为40~90%、温度为20~30℃下放置24~48h,然后在40~80℃下烘干,得到含氟丙烯酸酯共聚物的渗透汽化复合膜;
或将步骤(1)中得到的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液超声10~30s去除气泡后,均匀涂覆于所述聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,然后将高表面能基材片覆盖在涂覆有所述含氟丙烯酸酯共聚物乳液的聚四氟乙烯微孔支撑膜表面,于室温下放置24~48h后,取下所述高表面能基材片,将带有含氟丙烯酸酯共聚物涂层的聚四氟乙烯微孔支撑膜在40~80℃下烘干,得到带有含氟丙烯酸酯共聚物的渗透汽化复合膜;
其中所述含氟丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟丙酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯或甲基丙烯酸十三氟辛酯;
所述非含氟丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯或甲基丙烯酸月桂酯。
6.根据权利要求5所述的一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中制得的含氟丙烯酸酯共聚物微乳液,按质量百分比分数计算,包括:5~12%的含氟丙烯酸酯类单体、20~35%的非含氟丙烯酸酯单体、10~20%的去离子水、32~45%的可聚合表面活性剂和质量分数占所述含氟丙烯酸酯类单体和所述非含氟丙烯酸酯单体总量的0~5%的含有活性基团的功能单体。
7.根据权利要求5所述的一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的含有活性基团的功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-羟甲基丙烯酰胺或乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯,可聚合表面活性剂为ω-甲氧基聚(氧化乙烯)十一烷基α-甲基丙烯酸酯。
8.根据权利要求5所述的一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中添加的所述过硫酸盐与所述N,N,N′,N′-四甲基乙二胺形成室温下可引发聚合的水溶性氧化还原引发剂,该两者摩尔比为1:1,以所述去离子水质量为基准,浓度为10mM~30mM。
9.根据权利要求5所述的一种含氟丙烯酸酯共聚物渗透汽化复合膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的涂覆方式为涂布、浸渍涂覆、旋转涂覆和喷涂中的至少一种。
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