CN1709951A - 用于制备聚偏氟乙烯复合膜的原料纳米SiO2的修饰方法 - Google Patents

用于制备聚偏氟乙烯复合膜的原料纳米SiO2的修饰方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于制备聚偏氟乙烯复合膜的纳米SiO2的修饰方法，属于制备复合膜的原料的制备技术。该方法包括以下具体步骤：将硅烷溶于丙酮或甲苯中，配成硅烷溶液，于超声波中分散后向其中加入冰醋酸于搅拌下调节pH值，反应1～3h后再加入氨水调节pH，加入SiO2纳米粒子，控制SiO2与硅烷的质量比，升温进行偶联反应，将所得产物于真空干燥箱中80℃干燥6～10h，制得用于制备聚偏氟乙烯复合膜的纳米SiO2。本发明的优点在于针对聚偏氟乙烯膜的结构及性能特点制备出硅烷包覆的SiO2纳米粒子，该粒子不易团聚，可在聚合物中分散均匀。

Description

用于制备聚偏氟乙烯复合膜的原料纳米SiO2的修饰方法
                              技术领域
本发明涉及一种用于制备聚偏氟乙烯复合膜的原料纳米SiO2的修饰方法。属于复合膜的原料的制备技术。
                              背景技术
随着现代工业的发展，水环境已呈现出严重恶化的趋势，为了人类社会的可持续发展，必须有相应的水资源化技术。中水回用一方面可减少水环境的污染，另一方面可实现废水的再生利用，具有较好的社会效益和经济效益。膜分离技术是中水回用的一种有效而实用的方法。聚偏氟乙烯由于具有较高的热稳定性和较好的耐候性，而成为膜材料的研究热点，但聚偏氟乙烯的强度和亲水性较差。提高膜的耐污染性能是当前膜分离领域急需解决的问题，目前解决该问题比较有效的方法是有机无机共混改性。该方法具有制备工艺简单、操作方便，以该方法制备的复合膜具有耐压实、强度高、韧性好、通量高、耐污染、耐高温、易清洗和生产成本低的特点。该类复合膜的制备工艺包括聚合物溶解、无机氧化物细粉的前处理、无机氧化物在聚合物溶液中的分散、成膜、溶剂浸出等过程。在该领域的研究中，已有将微米或纳米级的SiO2、ZrO2或TiO2等添加到聚偏氟乙烯中以改善有机聚合物膜的亲水、耐压实性能的报道。但在进行添加时，无机粒子容易团聚，在膜内分散不均匀，致使膜的性能不理想。
                              发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制备聚偏氟乙烯复合膜的纳米SiO2的修饰方法，所修饰的SiO2用于制备聚偏氟乙烯复合膜，可使所得的复合膜强度和耐污染性能得到大幅度提高。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。以硅烷和纳米SiO2为原料，提供一种用于制备聚偏氟乙烯复合膜的纳米SiO2的修饰方法。其特征在于包括以下具体步骤：
1.将硅烷溶于丙酮或甲苯中，配成质量浓度为5％～20％的硅烷溶液，于超声波中30℃～50℃分散10～30min。
2.向步骤1配制的硅烷溶液中加入冰醋酸于30℃～40℃搅拌下调节pH值至3～4，反应1～3h。
3.向步骤2所得溶液中加入氨水调节pH至10～12，加入粒径为10～30nm的SiO2纳米粒子，控制SiO2与硅烷的质量比为25～10∶1，升温至100℃进行偶联反应1～3h。
4.将步骤3所得产物于真空干燥箱中80℃干燥6～10h，制得用于制备聚偏氟乙烯复合膜的纳米SiO2。
上述的硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
本发明的优点在于针对聚偏氟乙烯膜的结构及性能特点制备出硅烷包覆的SiO2纳米粒子，该粒子不易团聚，可在聚合物中分散均匀。
                             具体实施方式
实施例一：在100ml丙酮中溶解5g γ-氨丙基三乙氧基硅烷，于120W超声波中35℃分散10min；加入冰醋酸调节pH至3，35℃搅拌1h；加入氨水调节pH至11，加入75g粒径为15～20nm的SiO2粒子，升温至100℃继续搅拌反应1h；于真空干燥箱中80℃下干燥7h得白色粉末。将其添加到分子量为600,000的聚偏氟乙烯的铸膜液中，使SiO2与聚偏氟乙烯的质量比为1∶10，所制得膜的水通量为240L·m-2·h-1，对牛血清蛋白的截留率为97.5％，孔隙率为78％。
实施例二：在100ml甲苯中溶解8g γ-氯丙基三乙氧基硅烷，于超声波中30℃分散15min；加入冰醋酸调节pH至4，30℃搅拌1.5h；加入氨水调节pH至11，加入100g粒度为10～20nm的SiO2粒子，升温至100℃继续搅拌反应2h；于真空干燥箱中80℃下干燥8h得白色粉末。将其添加到分子量为440,000的聚偏氟乙烯的铸膜液中，使SiO2与聚偏氟乙烯的质量比为1∶6，所制得膜的水通量为218L·m-2·h-1，对牛血清蛋白的截留率为98.5％，孔隙率为76％。
实施例三：在100ml丙酮中溶解12g γ-氯丙基三乙氧基硅烷，于超声波中40℃分散30min；加入冰醋酸调节pH至3，40℃搅拌1h；加入氨水调节pH至12，加入150g粒度为20～30nm的SiO2粒子，升温至100℃继续搅拌反应3h；于真空干燥箱中80℃下干燥10h得白色粉末。将其添加到分子量为800,000的聚偏氟乙烯的铸膜液中，使SiO2与聚偏氟乙烯的质量比为1∶8，所制得膜的水通量为226L·m-2·h-1，对牛血清蛋白的截留率为98.0％，孔隙率为79％。

Claims (2)

1.一种用于制备聚偏氟乙烯复合膜的纳米SiO2的修饰方法，其特征在于包括以下具体步骤：
1)将硅烷溶于丙酮或甲苯中，配成质量浓度为5％～20％的硅烷溶液，于超声波中30℃～50℃分散10～30min；
2)向步骤1)配制的硅烷溶液中加入冰醋酸于30℃～40℃搅拌下调节pH值至3～4，反应1～3h；
3)向步骤2)所得溶液中加入氨水调节pH至10～12，加入粒径为10～30nmSiO2纳米粒子，控制SiO2与硅烷的质量比为25～10∶1，升温至100℃进行偶联反应1～3h；
4)将步骤3)所得产物于真空干燥箱中80℃干燥6～10h，制得用于制备聚偏氟乙烯复合膜的纳米SiO2。
2.按权利要求1所述的用于制备聚偏氟乙烯复合膜的纳米SiO2的修饰方法，其特征在于：硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102660153A (zh) * 2012-04-28 2012-09-12 常州大学 一种纳米二氧化钛的改性方法
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