一種多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜及其制備方法和用途與流程

本發明屬于高分子復合材料的制備領域，具體地說，涉及一種多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜及其制備方法和用途。

背景技術：

近年來，隨著膜分離技術研究的不斷深入與應用市場的不斷擴大，膜分離技術已成為水處理行業的一支重要力量。在膜材料中，高分子材料具有其無可比擬的優越性。構成高分子水處理膜的高分子存在多種類型。例如，聚礬(PS)類、聚偏氟乙烯(PVDF)類、聚乙烯(PE)類、乙酸纖維素(CA)類、聚丙烯腈(PAN)類等各種高分子材料，作為分離膜被用作高分子水處理膜。就膜材料的存在形式而言，可以分為平板膜，中空纖維膜等等，可以根據具體應用來選擇。

根據膜能夠截留粒子尺寸的不同，水處理膜可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜及反滲透膜(RO)。微濾膜能夠除去微米和亞微米級別的膠體顆粒，作為一般的標準，微濾膜能夠過濾低至0.1pm的顆粒。超濾膜的孔徑一般在5nm至100nm之間，可以100％的除去水中的細菌及病毒等。納濾膜和反滲透膜則用于更小的粒徑范圍，可以除去水中的金屬離子等雜質。

對于納濾膜，其孔徑在1nm以上，一般在1-2nm，對于反滲透膜，則在0.1nm左右。由于極細微的孔徑，雖然水的凈化有效性較高，但卻會導致孔極其易被細小顆粒或細菌病毒堵塞或附著，使得水凈化出現障礙，帶來了使用上的不便。而且由于細菌病毒在堵塞部位或附著部位的繁殖，導致凈化水一定程度的污染，從而需要頻繁的更換，增加了經濟成本。

反滲透膜，是在壓力下使溶液中的溶質在反滲透膜濃度高的一側濃度升高，在反滲透膜濃度低的一側濃度下降，從而與溶劑分離 的過程中應用，因此需要具備較強的機械強度。現有的反滲透膜由于機械強度、耐酸堿性和耐熱性等方面的性能問題，本應長期使用，但在使用中一旦出現破損就需要立即更換，除了帶來使用上的不便之外，還降低了工作效率。

由此可見，通常作為高分子水處理膜所要求的性能，除了目標的分離特性以外，還可以列舉:具有優異的透水性、物理強度優異、相對于各種化學物質的穩定性(即耐藥品性)高、過濾時不易附著污垢(即耐污染性優異)等。以往的高分子膜材料，多為多孔材料，這雖然滿足了透水性的問題，在防污染能力方面卻存在著很大的不足，機械強度方面的性能也有待改進，所以開發一款新型的水處理膜材料勢在必行。

石墨烯是一種SP²雜化具有蜂窩狀的碳材料，單層石墨烯的厚度只有0.334nm，是目前已知最薄的材料。石墨烯具有超大的比表面積可達約2600m²/g，鑒于其超高的比表面積的特性，石墨烯材料已在環境吸附和空氣凈化方面得到了廣泛研究；并且因為石墨烯材料本身非常穩定，在材料科學研究中通常選取其為復合材料的載體，用來制備石墨烯基復合材料。石墨烯也因具有很高的傳導性能和載流子速率性能，可應用于電子信息技術中；并且因為其具有超大的熱導率(-5000W/m*K)，石墨烯也引起了傳熱方面的研究人員的極大興趣，將其應用到導熱介質中，制備高熱導率的傳熱介質。

在以往的研究中發現石墨烯具有一定的抗菌性能，隨后出現一系列的具有較好抗菌性能的石墨烯/銀納米復合抗菌材料，研究發現此類材料在制備的工藝均具有一定的復雜性或者使用效果具有一定的局限性。一些研究選取二氧化鈦進行協同促進石墨烯/銀的抗菌性能，這是利用二氧化鈦光催化材料的較高的光催化活性、無毒性、化學性質穩定、抗光腐蝕性能強等技術特點，以往研究中已有大量的報道證明二氧化鈦能用于環境保護領域中(如：空氣凈化，水的滅菌消毒等)。在考慮到納米二氧化鈦的團聚性會直接影響其催化性能，選用比表面積大的石墨烯作為載體，可使得其能有效地分散在石墨烯片層展現更好的催化抗菌性能。

技術實現要素：

為了克服現有水處理技術中滿足了透水性要求的膜材料在防污染抗菌能力方面急需改進，機械強度的性能也有待改進的不足，本發明有針對性地開發了一種新型的透水膜材料。此種透水膜材料的機械強度、防污染性、耐酸堿性、耐熱性、導熱性等多項功能相對現有的透水膜均顯著提高，因此此種透水膜被稱為多功能透水膜。

具體地，本發明第一方面提供了一種多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜，其特征在于，該透水膜包含：

a)選自如下的至少一種導濕高分子聚合物：導濕均聚物、導濕共聚物、及其任意組合；

b)石墨烯或石墨烯復合材料；和

c)微孔基材，

其中，在微孔基材內所述導濕高分子復合物與所述石墨烯或石墨烯復合材料通過極性基官能團形成氫鍵、離子鍵和/或共價鍵的有效化學鍵鏈接，從而形成具有強化親水-疏水基團的透水通道，實現了透水膜選擇性透水，最終得到高純水。加入的所述石墨烯或石墨烯復合材料可以是基于所述導濕高分子聚合物質量的0.01％到5％。

本發明采用的一種技術方案是所述導濕高分子聚合物為選自如下的至少一種：商品化聚氧化乙烯(PEO)、聚苯乙烯硫酸、聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、磺化的苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯丙烯酸酯、聚醚醚酮(PEEK)等及它們的聚合物或混合物。所述導濕高分子聚合物的平均分子量可選在10000到1000000的范圍。此導濕高分子聚合物可含有選自如下的至少一種極性基官能團：-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H、-NH₂等。本發明所提供的透水膜中還可含有d)選自如下的至少一種添加劑：抗氧化劑、紫外穩定劑或氧化、熱和紫外光降解抑制劑、交聯劑及它們的混合物。

本發明所使用的石墨烯或石墨烯復合材料可為部分氧化或全 氧化石墨烯片、氧化石墨烯/銀材料、氧化石墨烯/二氧化鈦材料、或氧化石墨烯/銀/二氧化鈦復合材料。所述石墨烯或石墨烯復合材料含有選自如下的至少一種極性基官能團：-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H、-NH₂等。所述的部分氧化或全氧化石墨烯片具有薄層結構且片層是1-10個碳原子層厚度，片層的大小可為1-100μm。

本發明所提供的多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的機械強度、耐摩擦強度顯著提高，能承受壓強不小于0.1兆帕(MPa)，優選不小于0.15MPa，更優選不小于0.2MPa。

在用透水膜處理水的不同工作條件中，如果膜的耐酸堿性不強，耐熱性不強，在較強腐蝕性或高熱的環境中長期使用會降低膜的機械強度，從而影響到膜的耐用性，而本發明的透水膜特別在這方面具有其他膜無法比擬的優勢。

本發明所提供的透水膜的耐酸堿性能顯著提高，例如在自來水處理廠的常規水處理條件下使用壽命大大增長，在10年以上。所述透水膜的抗菌防污染能力也顯著提高，防霉等級為0級，即不長菌，在工作期間無需更換、具有自清潔能力。所述透水膜的導熱系數和耐熱能力也顯著提高，導熱系數不小于0.3W/mK，優選不小于0.5W/mK；耐熱溫度可達150℃，優選達到200℃。

本發明所提供的多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的厚度在1-300μm的范圍，可選在5-250μm，20-100μm的范圍。在本發明所提供的多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜為交聯的膜時，其上述多功能的性能更為突出。

本發明提供的含石墨烯或石墨烯復合材料的多功能高分子膜材料在具有優異透水性的同時具有很好的機械強度、耐熱性、導熱性、耐酸堿性能和抗菌性能，是因為其屬于納孔材料，即其中組成分子通過基團偶聯作用形成具有納微孔道結構的材料，具體地說，其突出的特點是該膜材料通過導濕高分子復合物與石墨烯或石墨烯復合材料通過極性基官能團形成氫鍵、離子鍵和/或共價鍵的有效化學鍵鏈接，從而形成具有強化親水-疏水基團的透水通道，因 此顯著增強了其在水處理過程中的機械強度和耐酸堿性能。因為對水分子的選擇通過性極強，所以用本發明的多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜處理所得的水溶液為高純水。

為了實現上述目的，本發明另一方面提供了一種多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的制備方法，其特征在于，包括如下的制備步驟：

A)在選自10-100℃范圍的恒溫條件下，使導濕高分子聚合物以預確定的時間和順序溶解在多種有機溶劑中形成溶液，充分攪拌以混合均勻；

B)添加石墨烯或石墨烯復合材料至上一步驟得到的溶液中，充分攪拌以混合均勻；以及

C)成膜過程：在溫度在10-200℃的范圍的條件下，將步驟B)中得到的溶液施涂至微孔基材的一個表面或兩面上。形成厚度在10-250μm范圍內的均勻膜材料，既保證膜材料的機械強度，又可以滿足其透水性。

所述制備方法在步驟A)和B)之間還可以包括步驟：A′)添加至少一種添加劑至步驟A)中得到的溶液中充分攪拌混合均勻。此制備方法優選包括在C)成膜過程后進行交聯，與所述微孔基材形成連續的交聯透水聚合物的涂層。

本發明用此種制備方法提供的復合材料透水膜的多功能體現在膜材料的機械強度、耐摩擦強度及耐酸堿等性能的顯著提高、壽命大大增長、抗菌防污染能力顯著提高、導熱系數和耐熱等能力顯著提高。所述透水膜材料可承受壓差不小于0.1MPa，例如在自來水處理廠的常規水處理條件下，使用壽命不小于10年，而市場類似功能的透水膜的常態使用壽命僅為半年；所述透水膜材料在工作期間無需更換、具有自清潔能力；所述透水膜材料的導熱系數不小于0.3W/mK，可承受200℃的高溫，而市場類似功能的透水膜僅能耐受125℃左右的溫度；所述透水膜材料為納孔材料、防污染能力極佳，根據標準GB/T2591-2003《抗菌塑料-抗菌性能試驗方法和抗菌效果》，測定為抗菌能力強(0級)。

而且，本發明提供的一種多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的制備方法的優異性還在于試劑及材料廉價且簡單易得，操作方法也相對簡單，操作過程中變量容易控制。

本發明另一方面還提供了所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的用途，由于其機械強度、耐摩擦強度及耐酸堿等性能顯著提高、壽命大大增長、抗菌防污染能力顯著提高、導熱系數和耐熱等能力顯著提高，它可應用于全熱交換器、濕度調節器(用于加濕和/或除濕)、污水處理、燃料電池、紡織物、創傷敷料及其它適于透水或過濾水的用途。

附圖說明

圖1為多功能石墨烯/高分子復合材料的極性基官能團鍵鏈接及透水通道示意圖。

液態水1從透水膜的高壓側7穿過在微孔基質內由高分子復合材料4和多功能石墨烯3通過極性基官能團2形成鍵連接及強化親水-疏水基團的透水通道，在壓差的共同作用下以汽態水分子5的形式到達低壓側6。

圖2為多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜電鏡圖。可知膜材料為納孔材料，表面大部分光滑，有部分功能石墨烯添加材料的微結構顯現。

圖3和4為膜材料的EDX成分分析的圖譜。其中，圖3是EDX成分分析的圖譜(spectrum)1，其顯示了膜材料的正面，圖4是EDX成分分析的圖譜2，其顯示了膜材料的背面。從元素(Element)，重量百分比(Weight％)和原子百分比(atomic％)數據結合分析可知，正面主要含C，O，H(H無法測得)元素，為疏水端，背面主要含有C、O、Si、S、H，其中S的存在證明了磺酸基團的存在，為親水端，水分子可由親水端往疏水端滲透。

具體實施方式

本發明的一方面提供了一種多功能石墨烯/高分子復合材料透 水膜，該透水膜包含：

a)選自如下的至少一種導濕高分子聚合物：導濕均聚物、導濕共聚物、及其任意組合；

b)石墨烯或石墨烯復合材料；和

c)微孔基材，

其中，在微孔基材內所述導濕高分子聚合物與所述石墨烯或石墨烯復合材料通過極性基官能團形成氫鍵、離子鍵和/或共價鍵的有效化學鍵鏈接，從而形成具有強化親水-疏水基團的透水通道。

根據本發明的一項具體技術方案，在所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜中的所述導濕高分子聚合物為選自如下的至少一種：商品化聚氧化乙烯、聚苯乙烯硫酸、聚酯、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚酰胺、聚氨酯、磺化的苯乙烯-丁二烯橡膠、苯乙烯丙烯酸酯、聚醚醚酮、它們的聚合物和它們的混合物。

根據本發明的一項具體技術方案，在所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜中的所述導濕高分子聚合物含有選自如下的至少一種極性基官能團：-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H和-NH₂。

根據本發明的一項具體技術方案，所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜還包含：d)選自如下的至少一種添加劑：抗氧化劑、紫外穩定劑或氧化、熱和紫外光降解抑制劑、交聯劑及它們的混合物。

根據本發明的一項具體技術方案，在所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜中的所述石墨烯或石墨烯復合材料為部分氧化或全氧化石墨烯片、氧化石墨烯/銀材料、氧化石墨烯/二氧化鈦材料、或氧化石墨烯/銀/二氧化鈦復合材料。

根據本發明的一項具體技術方案，在所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜中的所述石墨烯或石墨烯復合材料含有選自如下的至少一種極性基官能團：-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H和-NH₂。

根據本發明的一項具體技術方案，在所述多功能石墨烯/高分 子復合材料透水膜中的上述部分氧化或全氧化石墨烯片具有薄層結構且片層是1-10個碳原子層厚度，片層的大小在1-100μm的范圍內。

根據本發明的一項具體技術方案，所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的機械強度、耐摩擦強度顯著提高，能承受的壓差不小于0.1MPa，耐酸堿性能顯著提高。

根據本發明的一項具體技術方案，所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的抗菌防污染能力顯著提高，防霉等級為不長菌的0級，在工作期間無需更換、具有自清潔能力。

根據本發明的一項具體技術方案，所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的導熱系數和耐熱能力顯著提高，導熱系數不小于0.3W/mK，耐熱溫度達到200℃。

根據本發明的一項具體技術方案，所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的厚度在1-300μm的范圍內。

根據本發明的一項具體技術方案，所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜為交聯的膜。

根據本發明的另一方面，本發明提供了上述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的制備方法，其包括如下步驟：

A)在選自10-100℃范圍的恒溫條件下，使導濕高分子聚合物以預確定的時間和順序溶解在多種有機溶劑中形成溶液，充分攪拌以混合均勻；

B)添加石墨烯或石墨烯復合材料至上一步驟得到的溶液中，充分攪拌以混合均勻；以及

C)成膜過程：在溫度在10-200℃的范圍的條件下，將步驟B)中得到的溶液施涂至微孔基材的一個或兩個表面上。

根據本發明的一項具體技術方案，所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的制備方法在步驟A)和B)之間還包括步驟：A′)添加至少一種添加劑至步驟A)中得到的溶液中充分攪拌混合均勻。

根據本發明的一項具體技術方案，所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的制備方法還包括在C)成膜過程后進行交聯，與 所述微孔基材形成連續的交聯透水聚合物的涂層。

根據本發明的另一方面，本發明提供了上述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜用于全熱交換器、濕度調節器、污水處理、燃料電池、紡織物、創傷敷料及其它適于透水或過濾水的用途。

由上述圖2電鏡圖可見，本發明提供的含石墨烯或石墨烯復合材料的多功能高分子透水膜材料的表面大部分光滑，有部分功能石墨烯添加材料的微結構顯現，屬于納孔材料。而現有技術中使用膜的孔徑最小也有0.1nm左右，所以本發明提供的透水膜材料明顯優于現有水處理技術中使用的膜。

由示意圖1可見，液態水1從透水膜的高壓側7穿過由高分子復合材料4和多功能石墨烯3通過極性基官能團2形成鍵連接及強化親水-疏水基團的透水通道，在壓差的共同作用下以汽態水分子5的形式到達低壓側6。其通過高比表面積的石墨烯或石墨烯基復合材料與高分子透水膜材料間的基團偶聯作用，具體通過選自如下的至少一種導濕高分子聚合物：導濕均聚物、導濕共聚物、及其任意組合，在微孔基材內，與石墨烯或石墨烯復合材料通過極性基官能團形成氫鍵、離子鍵、共價鍵等有效化學鍵鏈接，從而形成具有強化親水-疏水基團的透水通道。

本文所述“石墨烯/高分子復合材料”中的“/”是為了將復合材料中的組分石墨烯或石墨烯復合材料與高分子聚合物隔開顯示，“氧化石墨烯/銀材料”、“氧化石墨烯/二氧化鈦材料”、“氧化石墨烯/銀/二氧化鈦復合材料”中的“/”是為了隔開顯示材料中的不同組分。

本文所述“均聚物”指由一種單體聚合而成的聚合物。本文所述“共聚物”指含有兩種或兩種以上單體單元的聚合物，共聚物類型的舉例包括無規共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物等。

本文所述“導濕”指使得(聚合物的)濕氣或水蒸汽滲透。

本發明采用的技術方案是選用一種或幾種性能較好的導濕高分子聚合物，例如商品化聚氧化乙烯(PEO)、聚苯乙烯硫酸、聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、磺化的苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯丙烯酸酯、聚醚醚 酮(PEEK)等及它們的聚合物或混合物。此導濕高分子聚合物可含有-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H、-NH₂等極性基官能團。

具體參見圖3和4膜材料的EDX成分分析。圖3是EDX成分分析的圖譜1，其顯示了膜材料的正面，圖4是EDX成分分析的圖譜2，其顯示了膜材料的背面。從元素、重量百分比和原子百分比數據結合分析可知，正面主要含C，O，H(H無法測得)元素，為疏水端，背面主要含有C、O、Si、S、H，其中S的存在證明了磺酸基團的存在，為親水端，水分子可由親水端往疏水端滲透。

本文所述“EDX”表示能量色散X射線光譜法(Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy)，其借助于分析試樣發出的元素特征X射線波長和強度，根據波長測定試樣所含的元素，根據強度測定元素的相對含量。

本文所述“微孔基材”在本領域制膜工藝中常用，其孔徑可在5.0nm-1.0mm之間，例如有含氟共聚物，聚偏氟乙烯(PVDF)等。

本發明所提供的透水膜中還可含有d)至少一種添加劑，所述的添加劑可選自抗氧化劑、紫外穩定劑或氧化、熱和紫外光降解抑制劑、交聯劑及它們的混合物。

因為高分子材料在使用過程中都會發生不可逆的結構變化，即老化，其原因包括物理、化學等因素，具體包括熱、光、氧化、化學介質等等，所以常用添加抗氧化劑來延緩老化。本文所述“抗氧化劑”包括胺類、酚類、含硫、含磷等類型。本文所述“紫外穩定劑”指將紫外輻射大部分吸收，并將所吸收的這一部分能量轉化為無害的熱能釋放出來的有機化合物。常用的紫外穩定劑有二苯酮、苯并三唑和水楊酸酯等化合物的衍生物。本文所述“氧化、熱和紫外光降解抑制劑”指用于延緩由于氧化、熱和紫外光引起聚合物老化的物質。

本文所述“交聯劑”指能在線型分子間起架橋作用，從而使多個線型分子相互鍵合交聯成網狀結構的物質，在塑料行業又稱為“固化劑”、“硬化劑”等，現有技術中常用的例如有過氧化二異丙苯 (DCP)，二亞乙基三胺(DTA)等。

本發明所使用的石墨烯復合材料可為部分氧化或全氧化石墨烯片、氧化石墨烯/銀材料、氧化石墨烯/二氧化鈦材料、或氧化石墨烯/銀/二氧化鈦復合材料及其他本領域常用的石墨烯復合材料。本文所述“石墨烯/銀/二氧化鈦復合材料”是指在石墨烯粉體基材上負載銀、二氧化鈦及其他顆粒或離子，形成具有高比表面積的復合功能材料。所述石墨烯及其復合材料的極性基官能團包括-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H、-NH₂等極性基官能團。

所述的部分氧化或全氧化石墨烯片具有薄層結構且片層是1-10個碳原子層厚度，片層的大小可為1-100μm。

本發明所提供的多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的機械強度、耐摩擦強度顯著提高，能承受壓強不小于0.1MPa，優選不小于0.3MPa，更優選不小于0.5MPa，耐酸堿性能顯著提高，例如在自來水處理廠的常規水處理條件下使用壽命大大增長，在10年以上。所述透水膜的導熱系數和耐熱能力也顯著提高，導熱系數不小于0.3W/mK，優選不小于0.5W/mK；耐熱溫度可達150℃，優選達到200℃。

所述透水膜的抗菌防污染能力也顯著提高，防霉等級為0級，即不長菌，在工作期間無需更換、具有自清潔能力。根據標準GB/T2591-2003《抗菌塑料-抗菌性能試驗方法和抗菌效果》，測定為抗菌能力強(0級)。該標準采用平皿培養法測試，檢測條件為溫度28±1℃、相對濕度RH>90％、時間28天；試驗菌種為黑曲霉(Aspergillus niger)、土曲霉(Aspergillus terreus)、宛氏擬青霉(Paecilomyces varioti)、繩狀青霉(Penicillium funiculosum)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、球毛殼霉(Chaetoomium globsum)，長霉等級評定為：0級---不長，即顯微鏡(放大50倍)下觀察未見生長；1級---痕跡生長，即肉眼可見生長，但生長覆蓋面積小于10％；2級---生長覆蓋面積不小于10％。

本發明所提供的多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的厚度 在1-300μm的范圍，可選在5-200μm的范圍，優選10-250μm的范圍，可選20-100μm的范圍。在本發明所提供的多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜為交聯的膜時，其上述多功能的性能更為突出。

本文提供的含石墨烯或石墨烯復合材料的多功能高分子膜材料不僅具有很好的機械強度、耐熱性、導熱性、耐酸堿性能和抗菌性能，而且具有優異透水性，經過透水處理之后可得到高純水。本文所述“高純水”是指水的溫度為25℃時，電導率小于0.1μS/cm，pH值為6.8-7.0及去除其他雜質和細菌的水，此種水中雜質量低于0.1mg/L。

為了實現上述目的，本發明另一方面優選提供了一種多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的制備方法，其特征在于，包括如下的制備步驟：

A)在選自10-100℃范圍的恒溫條件下，使導濕高分子聚合物以預確定的時間和順序溶解在多種有機溶劑中形成溶液，充分攪拌以混合均勻；

A′)添加至少一種添加劑至步驟A)中得到的溶液中充分攪拌混合均勻；

B)添加石墨烯或石墨烯復合材料至上一步驟得到的溶液中，充分攪拌以混合均勻；以及

C)成膜過程：在10-200℃溫度條件下，將步驟B)中得到的溶液施涂至微孔基材的一個表面或兩面上，以及在C)成膜過程后進行交聯，與所述微孔基材形成連續的交聯透水聚合物的涂層。形成厚度在10-250μm范圍內的均勻膜材料，既保證膜材料的機械強度，又可以滿足其透水性。

進一步地，本發明提供了所述多功能石墨烯/高分子復合材料透水膜的用途。因為有機地將高分子導濕聚合物與石墨烯基復合材料通過極性基官能團形成氫鍵、離子鍵、共價鍵等有效化學鍵鏈接，從而在導濕聚合物的基礎上形成具有強化親水-疏水基團的透水通道，同時顯著提高透水膜在透水過程中的機械強度、耐摩擦強度及耐酸堿性能、抗菌防污染能力、導熱和耐熱等特性，所以所述透水 膜是一種長壽命、工作期間無需更換、具有自清潔能力的多功能復合材料透水膜，可應用于全熱交換器、濕度調節器(用于加濕和/或除濕)、污水處理、燃料電池、紡織物、創傷敷料及其它適于透水或過濾水的場合。

實施例

將在以下通過實施例更具體地描述本發明。不應被解釋為本發明限于這些實施例或受這些實施例限制。本領域的技術人員可在本發明的技術概念內進行各種方式的修改和改進。

<實施例1>

首先，在45-50℃的恒溫條件下，使預選好的導濕高分子聚合物(KX-1)溶于相應的有機溶劑混合物中，充分攪拌直至混合均勻。

然后，添加預選好的抗氧化劑(d1)至所得到的溶液中，充分攪拌直至混合均勻。

再然后，添加氧化石墨烯/銀/二氧化鈦復合材料(GC-1)至上一步驟得到的溶液中，充分攪拌以混合均勻。

最后，在60℃溫度條件下成膜，將上一步驟得到的溶液施涂至預選好的微孔基材(c1)表面上，并且在成膜過程后進行交聯，與所述微孔基材(c1)形成連續的交聯透水聚合物的涂層。形成厚度為150μm的均勻膜材料。

經測試，所得膜材料透水性良好，可承受壓差為0.12MPa，導熱系數為0.35W/mK，可承受180℃的高溫，GB/T2591-2003測定為抗菌能力強(0級)。

<實施例2>

首先，在50℃的恒溫條件下，使導濕高分子聚合物(PM-3)各溶于相應的有機溶劑混合物中，充分攪拌至完全溶解后混合，繼續攪拌直至混合均勻。

然后，添加預選好的抗氧化劑(d3)至所得到的溶液中，充分攪拌直至混合均勻。

然后，添加氧化石墨烯/銀/二氧化鈦復合材料(GC-2)至上一步驟得到的溶液中，充分攪拌以混合均勻。

最后，在70℃溫度條件下成膜，將上一步驟得到的溶液施涂至微孔基材(c2)的兩面上，并且在成膜過程后進行交聯，與所述微孔基材(c2)形成連續的交聯透水聚合物的涂層。形成厚度為120μm的均勻膜材料。

經測試，所得膜材料透水性良好，可承受壓差為0.11MPa，導熱系數為0.42W/mK，可承受160℃的高溫，GB/T2591-2003測定為抗菌能力強(0級)。