一種功能化多壁碳納米管共混超濾膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于石油化工材料領域，尤其涉及一種功能化多壁碳納米管共混超濾膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，共混膜的制備過程一般為:將納米材料MWCNT(多壁碳納米管)、聚合物基體和有機溶劑組成三元共混體系，60°C下攪拌24h制得鑄膜液;脫泡后用刮刀刮成0.15?0.3mm的膜，隨后浸入凝膠浴中，待脫落后用蒸餾水浸泡幾天待用。
[0003]通過上面現有技術方案可以看出，該共混膜的制備工藝不能有效的解決納米材料MWCNT在鑄膜液中的分散性問題，從而無法更大限度的利用MWCNT的優異性能，造成實際生產中納米材料的浪費，增加了生產成本，且對水中污染物截留效果不佳，這些缺點使得其進一步應用受到限制。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種功能化多壁碳納米管共混超濾膜的制備方法，旨在解決現有共混膜的制備工藝不能有效的解決納米材料MWCNT在鑄膜液中的分散性、生產成本高、污染物截留效果差的問題。
[0005]本發明的實現本發明提供了一種功能化共混超濾膜的制備方法，包括以下步驟:
[0006](1)將1?2g酸化改性后的干燥MWCNT放入15mL的氯化亞砜中，在70°C加熱攪拌下，反應7?8h，多余氯化亞砜通過減壓蒸餾除去；
[0007](2)產物烘干后，將其加入到200ml乙醇水中，超聲20?30min后，再加入8?12ml3-氨丙基三乙氧基硅烷，繼續超聲20?30min后，轉移到三口燒瓶中，并在80°C下回流lh，隨后過濾，烘干得到功能化多壁碳納米管F-MWCNT。
[0008](3)將0.2g上述功能化多壁碳納米管加入到盛有80g N，N_二甲基乙酰胺溶液的燒杯中，超聲分散30min，隨后加入2g聚乙烯吡咯烷酮和18g聚偏氟乙烯，并在70°C下加熱攪拌12h;待溶液冷卻后，置于真空干燥箱中脫泡24h制得鑄膜液；
[0009](4)將鑄膜液緩慢傾倒于潔凈的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度0.2?0.3mm的膜；在空氣中預蒸發15?20s后浸入純水中；待膜完全從玻璃板脫落后，取出用去離子水浸泡24h，干燥2h后得到功能化共混超濾膜F-MWCNT/PVDF。
[0010]相比于現有技術的缺點和不足，本發明具有以下有益效果:
[0011 ] (1 )MWCNT在鑄膜液中往往團聚現象明顯，通過對其進行功能化改性，能大幅地提高其在鑄膜液中的分散性，從而更大限度的發揮MWCNT的優異性能，節約生產成本；
[0012](2)由于PVDF表面能較低，具有很強的疏水性，所以其制得的超濾膜通常親水性能差，抗污染性能差，通過F-MWCNT的改性，膜的微孔結構更加優異，親水性、抗污染性以及機械性能都得以增強。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0014]實施例1
[0015](1)將濃硫酸與濃硝酸按質量比3:1混合得到混酸溶液，將lg MWCNT置于50ml混酸溶液中酸化1 h，將MWCNT取出，得到酸化改性后的MWCNT ；
[0016]將lg酸化改性后的干燥MWCNT放入15mL的氯化亞砜中，在70°C加熱攪拌下，反應7h，多余氯化亞砜通過減壓蒸餾除去；
[0017](2)產物烘干后，將其加入到200ml乙醇水(乙醇、水體積比1:1混合)中，超聲20min后，再加入12ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，繼續超聲20?30min后，轉移到三口燒瓶中，并在80°C下回流lh，隨后過濾，烘干得到功能化多壁碳納米管F-MWCNT。
[0018]實施例2
[0019](1)將濃硫酸與濃硝酸按質量比3:1混合得到混酸溶液，將2g MWCNT置于50ml混酸溶液中酸化2h，將MWCNT取出，得到酸化改性后的MWCNT ；
[0020]將2g酸化改性后的干燥MWCNT放入15mL的氯化亞砜中，在70°C加熱攪拌下，反應8h，多余氯化亞砜通過減壓蒸餾除去；
[0021](2)產物烘干后，將其加入到200ml乙醇水中，超聲30min后，再加入8ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，繼續超聲20min后，轉移到三口燒瓶中，并在80°C下回流lh，隨后過濾，烘干得到功能化多壁碳納米管F-MWCNT。
[0022]實施例3
[0023](1)將0.2g功能化多壁碳納米管F-MWCNT加入到盛有80g N，N_二甲基乙酰胺溶液的燒杯中，超聲分散30min，隨后加入2g聚乙烯吡咯烷酮和18g聚偏氟乙烯，并在70°C下加熱攪拌12h;待溶液冷卻后，置于真空干燥箱中脫泡24h制得鑄膜液；
[0024](2)將鑄膜液緩慢傾倒于潔凈的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度0.2mm的膜;在空氣中預蒸發15s后浸入純水中；待膜完全從玻璃板脫落后，取出用去離子水浸泡24h，干燥2h后得到功能化共混超濾膜F-MWCNT/PVDF。
[0025]實施例4
[0026](1)將0.2g功能化多壁碳納米F-MWCNT管加入到盛有80g N，N_二甲基乙酰胺溶液的燒杯中，超聲分散30min，隨后加入2g聚乙烯吡咯烷酮和18g聚偏氟乙烯，并在70°C下加熱攪拌12h;待溶液冷卻后，置于真空干燥箱中脫泡24h制得鑄膜液；
[0027](2)將鑄膜液緩慢傾倒于潔凈的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度0.2mm的膜;在空氣中預蒸發20s后浸入純水中；待膜完全從玻璃板脫落后，取出用去離子水浸泡24h，干燥2h后得到功能化共混超濾膜F-MWCNT/PVDF。
[0028]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種功能化多壁碳納米管共混超濾膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將1?2g酸化改性后的干燥MWCNT放入15mL的氯化亞砜中，在70°C加熱攪拌下，反應7?8h，多余氯化亞砜通過減壓蒸餾除去； (2)產物烘干后，將其加入到200ml乙醇水中，超聲20?30min后，再加入8?12ml3-氨丙基三乙氧基硅烷，繼續超聲20?30min后，轉移到三口燒瓶中，并在80°C下回流lh，隨后過濾，烘干得到功能化多壁碳納米管F-MWCNT。 (3)將0.2g功能化多壁碳納米管加入到盛有80gN，N-二甲基乙酰胺溶液的燒杯中，超聲分散30min，隨后加入2g聚乙烯吡咯烷酮和18g聚偏氟乙烯，并在70°C下加熱攪拌12h;待溶液冷卻后，置于真空干燥箱中脫泡24h制得鑄膜液； (4)將鑄膜液緩慢傾倒于潔凈的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度0.2?0.3mm的膜;在空氣中預蒸發15?20s后浸入純水中；待膜完全從玻璃板脫落后，取出用去離子水浸泡24h，干燥2h后得到功能化共混超濾膜F-MWCNT/PVDF。
【專利摘要】本發明提供了一種功能化多壁碳納米管共混超濾膜的制備方法，通過酸化改性后的干燥MWCNT放入氯化亞砜中反應7～8h；產物烘干后加入乙醇水中，超聲分散后再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，繼續超聲分散后在80℃下回流1h，過濾，烘干得到功能化多壁碳納米管；將功能化多壁碳納米管加入到N,N-二甲基乙酰胺溶液中，超聲分散后加入聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯，加熱攪拌，冷卻后脫泡制得鑄膜液；將鑄膜液傾倒于玻璃板上，刮成膜；在空氣中預蒸發后浸入純水中；待膜脫落后取出用去離子水浸泡、干燥后得到功能化共混超濾膜。本發明功能化多壁碳納米管共混超濾膜的親水性、抗污染性以及機械性能都得以增強，且制造成本更低。
【IPC分類】B01D71/38, B01D71/34, B01D71/02, B01D69/02, B01D61/14, B01D67/00
【公開號】CN105478018
【申請號】CN201510996752
【發明人】何毅, 曾廣勇, 余宗學, 潘洋, 楊稀, 石恒, 第海輝, 詹迎青
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月25日