聚偏氟乙烯膜亲水改性的研究进展

第25卷 第3期2011年5月湖南工业大学学报Journal of Hunan University of TechnologyVol.25 No.3May2011

聚偏氟乙烯膜亲水改性的研究进展

湛含辉，罗 娟

（湖南工业大学包装与材料工程学院，湖南株洲

412007）

摘要：从膜基体亲水改性和膜表面亲水改性两个角度出发，综述了目前对疏水性聚偏氟乙烯膜的亲水化改性方法。介绍了共混改性、共聚改性、表面化学改性和表面辐照接枝等方法的机理、优缺点和近年的研究进展，指出共混改性中无机纳米粒子共混能够提高膜的亲水性和强度，具有良好的发展前景。

关键词：聚偏氟乙烯；亲水化改性；共混改性；无机纳米粒子中图分类号：TQ028.8 文献标志码：A 文章编号：1673-9833(2011)03-0031-06

Research Progress of Hydrophilic Modification of PVDF Membranes

Zhan Hanhui，Luo Juan

（College of Packaging and Materials Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412007，China）

Abstract：From the aspects of hydrophilic modification of membrane matrix and membrane surface, summarized thecurrent hydrophilic modification methods of hydrophobic PVDF membrane and introduced the mechanism, advantages anddisadvantages and progress in recent years of blending modification, copolymerization modification, surface chemicalmodification, radiation grafting modification and other methods. Presented that blend inorganic nanoparticles can improvethe hydrophilicity and strength of the membrane and have good prospects for development. 　　

Keywords：PVDF；hydrophilic modification；blending modification；inorganic nanoparticles

0引言 　　

膜技术被称为“2l世纪的水处理技术”，它被公

和易成膜等优点成为主要制备微/超滤膜的材料。但是聚偏氟乙烯膜的表面能极低，为非极性，膜的表

面与水无氢键作用，因此具有强疏水性[4-5]。强疏水性将会导致2个问题：一是在膜分离过程中需要较大的驱动力。有实验表明，由于水表面张力的作用，平均孔径为0.2 m 的PVDF 微滤膜，在0.1 MPa 压差下的水通量为0。二是比较容易产生吸附污染。疏水性物质，如蛋白质、胶体粒子等，可能会将膜孔堵塞，引起膜污染，使膜的使用寿命缩短，从而制约了聚偏氟乙烯膜在水相分离体系中的应用。所以对PVDF 膜进行亲水化改性具有重要的实际意义。

认为是20世纪到21世纪中期最有发展前景的技术之一。膜分离技术作为一种新型的分离技术，既能对废水进行有效净化，又能回收一些有用物质，同时具有节能、无相变、设备简单、操作方便等特点，因此在废水处理中得到了广泛应用，并显示出广阔的发展前景[1-3]。 　　

聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）以优良的化学稳定性、耐辐射性、抗污染性、耐热性

收稿日期：2011-02-10

基金项目：国家自然科学基金资助项目（20876037）

作者简介：湛含辉（1961-），男，湖南汨罗人，湖南工业大学教授，博士，主要从事水处理技术及设备的研发，E-mail：zhanhhh@http://www.77cn.com.cn通讯作者：罗

娟（1986-），女，湖南株洲人，湖南工业大学硕士生，主要研究方向为水处理膜材料，

E-mail：zluograce@http://www.77cn.com.cn

32湖南工业大学　学　报2011年

对PVDF膜进行亲水化改性主要分为2类：一是对制膜前的基体材料进行改性，包括共混改性和共聚改性。此类方法是在膜材料中引入亲水性基团或者亲水性物质，从根本上改变膜的亲水性。二是对成品膜的表面进行改性，包括表面涂覆改性、表面化学改性、表面辐照接枝改性和表面等离子体改性。此类方法是在膜表面引入亲水性基团从而达到提高膜亲水性的目的[6-8]。

聚物在成膜过程中均会发生脱落溶解在凝胶浴中，从而影响膜的亲水性和水通量[13]。方少明等人合成了一种新型的聚氨酯丙烯酸酯类大分子单体，通过大单体法合成了两亲性聚合物，并将其添加到疏水性材料PVDF中共混制膜，测试结果表明，膜的亲水性从79°降至62°，有效地改善了PVDF膜的亲水性和耐污染性[14]。王建宇等人合成两亲性嵌段共聚物MPEG-b-PMMA（methoxypolyethylene glycols，MPEG，端羟基聚乙二醇），并将其与聚偏氟乙烯共混制备超滤膜，测试结果表明，膜的水接触角由111.1°下降到91.7°，表明膜的亲水性得到了提高[15]。赵永红等人采用对苯二甲酰氯为偶联剂，将端羟基聚MPEG接枝到超支化聚酯（hyperbranched polyethylene，HPE）分子周围，合成了两亲性超支化聚合物HPE-g-MPEG，并将其与PVDF共混，制备了PVDF多孔膜。实验发现，两亲性超支化聚合物在膜表面呈现富集现象，膜的水接触角从92°下降到40°[16]。钱艳玲等人合成了梳状两亲性聚醚硅氧烷（acrocephalopoly-syndactyly，ACPS），并将其加入聚偏氟乙烯中制备超滤膜，测试结果表明，膜的水接触角由100°下降到61°，膜的亲水性显著提高[17]。相关研究表明，有机物共混改性操作简便、成本低，但是亲水性有机物与聚偏氟乙烯相容性不好，成膜后容易脱落[7,13]。1.1.2

无机物共混改性 　　

根据目前国内外已有的相关报道，可在共混改性PVDF 中加入的无机纳米粒子有Al2O3[18-19]，SiO2[20],TiO2[21-23]等。加入无机纳米粒子能够提高膜的亲水性、降低膜污染，同时，纳米粒子还能提高膜的强度和韧性。但是纳米粒子比表面积较大，很容易团聚在一 …… 此处隐藏：13279字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……