CN105478018B - 一种功能化多壁碳纳米管共混超滤膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种功能化多壁碳纳米管共混超滤膜的制备方法，通过酸化改性后的干燥MWCNT放入氯化亚砜中反应7～8h；产物烘干后加入乙醇水中，超声分散后再加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷，继续超声分散后在80℃下回流1h，过滤，烘干得到功能化多壁碳纳米管；将功能化多壁碳纳米管加入到N,N‑二甲基乙酰胺溶液中，超声分散后加入聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯，加热搅拌，冷却后脱泡制得铸膜液；将铸膜液倾倒于玻璃板上，刮成膜；在空气中预蒸发后浸入纯水中；待膜脱落后取出用去离子水浸泡、干燥后得到功能化共混超滤膜。本发明功能化多壁碳纳米管共混超滤膜的亲水性、抗污染性以及机械性能都得以增强，且制造成本更低。

Description

一种功能化多壁碳纳米管共混超滤膜的制备方法
技术领域
本发明属于石油化工材料领域，尤其涉及一种功能化多壁碳纳米管共混超滤膜的制备方法。
背景技术
现有技术中，共混膜的制备过程一般为：将纳米材料MWCNT(多壁碳纳米管)、聚合物基体和有机溶剂组成三元共混体系，60℃下搅拌24h制得铸膜液；脱泡后用刮刀刮成0.15～0.3mm的膜，随后浸入凝胶浴中，待脱落后用蒸馏水浸泡几天待用。
通过上面现有技术方案可以看出，该共混膜的制备工艺不能有效的解决纳米材料MWCNT在铸膜液中的分散性问题，从而无法更大限度的利用MWCNT的优异性能，造成实际生产中纳米材料的浪费，增加了生产成本，且对水中污染物截留效果不佳，这些缺点使得其进一步应用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功能化多壁碳纳米管共混超滤膜的制备方法，旨在解决现有共混膜的制备工艺不能有效的解决纳米材料MWCNT在铸膜液中的分散性、生产成本高、污染物截留效果差的问题。
本发明的实现本发明提供了一种功能化共混超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1～2g酸化改性后的干燥MWCNT放入15mL的氯化亚砜中，在70℃加热搅拌下，反应7～8h，多余氯化亚砜通过减压蒸馏除去；
(2)产物烘干后，将其加入到200ml乙醇水中，超声20～30min后，再加入8～12ml3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续超声20～30min后，转移到三口烧瓶中，并在80℃下回流1h，随后过滤，烘干得到功能化多壁碳纳米管F-MWCNT。
(3)将0.2g上述功能化多壁碳纳米管加入到盛有80g N,N-二甲基乙酰胺溶液的烧杯中，超声分散30min，随后加入2g聚乙烯吡咯烷酮和18g聚偏氟乙烯，并在70℃下加热搅拌12h；待溶液冷却后，置于真空干燥箱中脱泡24h制得铸膜液；
(4)将铸膜液缓慢倾倒于洁净的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度0.2～0.3mm的膜；在空气中预蒸发15～20s后浸入纯水中；待膜完全从玻璃板脱落后，取出用去离子水浸泡24h，干燥2h后得到功能化共混超滤膜F-MWCNT/PVDF。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
(1)MWCNT在铸膜液中往往团聚现象明显，通过对其进行功能化改性，能大幅地提高其在铸膜液中的分散性，从而更大限度的发挥MWCNT的优异性能，节约生产成本；
(2)由于PVDF表面能较低，具有很强的疏水性，所以其制得的超滤膜通常亲水性能差，抗污染性能差，通过F-MWCNT的改性，膜的微孔结构更加优异，亲水性、抗污染性以及机械性能都得以增强。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)将浓硫酸与浓硝酸按质量比3:1混合得到混酸溶液，将1g MWCNT置于50ml混酸溶液中酸化1h，将MWCNT取出，得到酸化改性后的MWCNT；
将1g酸化改性后的干燥MWCNT放入15mL的氯化亚砜中，在70℃加热搅拌下，反应7h，多余氯化亚砜通过减压蒸馏除去；
(2)产物烘干后，将其加入到200ml乙醇水(乙醇、水体积比1:1混合)中，超声20min后，再加入12ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续超声20～30min后，转移到三口烧瓶中，并在80℃下回流1h，随后过滤，烘干得到功能化多壁碳纳米管F-MWCNT。
实施例2
(1)将浓硫酸与浓硝酸按质量比3:1混合得到混酸溶液，将2g MWCNT置于50ml混酸溶液中酸化2h，将MWCNT取出，得到酸化改性后的MWCNT；
将2g酸化改性后的干燥MWCNT放入15mL的氯化亚砜中，在70℃加热搅拌下，反应8h，多余氯化亚砜通过减压蒸馏除去；
(2)产物烘干后，将其加入到200ml乙醇水中，超声30min后，再加入8ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续超声20min后，转移到三口烧瓶中，并在80℃下回流1h，随后过滤，烘干得到功能化多壁碳纳米管F-MWCNT。
实施例3
(1)将0.2g功能化多壁碳纳米管F-MWCNT加入到盛有80g N,N-二甲基乙酰胺溶液的烧杯中，超声分散30min，随后加入2g聚乙烯吡咯烷酮和18g聚偏氟乙烯，并在70℃下加热搅拌12h；待溶液冷却后，置于真空干燥箱中脱泡24h制得铸膜液；
(2)将铸膜液缓慢倾倒于洁净的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度0.2mm的膜；在空气中预蒸发15s后浸入纯水中；待膜完全从玻璃板脱落后，取出用去离子水浸泡24h，干燥2h后得到功能化共混超滤膜F-MWCNT/PVDF。
实施例4
(1)将0.2g功能化多壁碳纳米F-MWCNT管加入到盛有80g N,N-二甲基乙酰胺溶液的烧杯中，超声分散30min，随后加入2g聚乙烯吡咯烷酮和18g聚偏氟乙烯，并在70℃下加热搅拌12h；待溶液冷却后，置于真空干燥箱中脱泡24h制得铸膜液；
(2)将铸膜液缓慢倾倒于洁净的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度0.2mm的膜；在空气中预蒸发20s后浸入纯水中；待膜完全从玻璃板脱落后，取出用去离子水浸泡24h，干燥2h后得到功能化共混超滤膜F-MWCNT/PVDF。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种功能化多壁碳纳米管共混超滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将1～2g酸化改性后的干燥MWCNT放入15mL的氯化亚砜中，在70℃加热搅拌下，反应7～8h，多余氯化亚砜通过减压蒸馏除去；
(2)产物烘干后，将其加入到200ml乙醇水中，超声20～30min后，再加入8～12ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续超声20～30min后，转移到三口烧瓶中，并在80℃下回流1h，随后过滤，烘干得到功能化多壁碳纳米管F-MWCNT。
(3)将0.2g功能化多壁碳纳米管加入到盛有80g N,N-二甲基乙酰胺溶液的烧杯中，超声分散30min，随后加入2g聚乙烯吡咯烷酮和18g聚偏氟乙烯，并在70℃下加热搅拌12h；待溶液冷却后，置于真空干燥箱中脱泡24h制得铸膜液；
(4)将铸膜液缓慢倾倒于洁净的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度0.2～0.3mm的膜；在空气中预蒸发15～20s后浸入纯水中；待膜完全从玻璃板脱落后，取出用去离子水浸泡24h，干燥2h后得到功能化共混超滤膜F-MWCNT/PVDF。
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