【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及膜分离，具体而言，涉及一种聚乙烯亲水分离膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，随着工业规模的不断扩大以及环保要求的日益提升，工业过滤材料行业在全球范围内展现出显著的市场规模。高性能过滤材料已成为未来发展的重点领域。通过高效过滤技术和再生技术的应用，不仅可以减少环境污染，还能回收利用废弃的过滤元件，进而降低运营成本，符合可持续发展的要求。
2、高性能过滤材料的研发是推动行业发展的关键因素之一。诸如ptfe膜、pe膜、pes膜、陶瓷膜及金属膜等材料，由于具备微米级及以下的高精度，能够实现过滤、分离、纯化和浓缩等多种功能，并覆盖了现代工业的多个领域。因此，这些材料的研发与应用不仅提升了过滤效率，还满足了不同行业对高品质产品的需求，对于推动工业发展和环境保护具有重要意义和应用价值。
3、其中，聚乙烯膜(pe膜)以其优异的机械强度著称，在低温条件下仍保持良好的柔韧性和化学稳定性，能够耐受强酸和强碱环境，并且在室温下表现出良好的溶剂稳定性，因此适合用于成分复杂的强酸碱性液体、油性液体及有机液体等各类液态环境的过滤。然而，由于pe膜的表面性质，它难以被水润湿。pe分子链中的碳原子通过单键连接，导致分子间排列紧密，不利于水分子的渗透。这一表面亲水性较差的特性成为其在分离过滤行业中应用的主要限制因素，需要通过表面改性处理来加以改进。
4、目前常用的改性方法都具有相应的局限性，例如，等离子体聚合法能够在膜表面引入大量亲水基团，提高亲水性，但是成本高昂、操作复杂，难以大规模应用；紫外线辐照法能
5、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种聚乙烯亲水分离膜及其制备方法和应用，以改善上述技术问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种聚乙烯亲水分离膜，其包括聚乙烯膜主体，聚乙烯膜主体的表面沉积有活性中间层，活性中间层为交织网络结构聚合物，且活性中间层至少有链段进入聚乙烯膜主体的链段空隙，至少有链段在聚乙烯膜主体的表面形成交织网络结构，活性中间层的表面还具有由亲水聚合物反应形成的表面亲水层，表面亲水层至少有亲水聚合物链段与活性中间层的交织网络结构缠绕连结。
4、在可选的实施方式中，活性中间层由高分子聚合物和添加剂在聚乙烯膜主体表面聚合交联而得到的具有亲水基团的聚合物。
5、在可选的实施方式中，高分子聚合物包括聚丙烯酸、聚乙烯亚胺、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯中的至少一种，优选地，高分子聚合物的平均分子量为5000～500000；
6、添加剂包括n-乙基丙胺、多巴胺、多巴和邻苯二酚中的至少一种。
7、在可选的实施方式中，亲水聚合物包括聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丙烯酸中的至少一种，优选地，亲水聚合物的平均分子量为200～50000。
8、第二方面，本专利技术提供如前述实施方式任一项所述的聚乙烯亲水分离膜的制备方法，其包括：将聚乙烯膜主体一侧接触空气，另一侧接触反应液，再进行气-液界面超声处理，以在聚乙烯膜主体表面形成活性中间层，得到中间膜体；然后将中间膜体与亲水聚合物接触反应，以在中间膜体的表面形成表面亲水层。
9、在可选的实施方式中，反应液为将前述实施方式所述的高分子聚合物和添加剂混合溶解于溶剂中形成的均相悬浮体系；优选地，溶剂为水或乙醇，混合溶解的温度为30℃～50℃，混合溶解至少24h；优选地，均相悬浮体系中，高分子聚合物的质量浓度为0.1％～2％，添加剂的质量浓度为0.1％～2％；优选地，控制反应液的温度为60℃～80℃，气-液界面超声处理的时间为1min～5min。
10、在可选的实施方式中，将中间膜体与亲水聚合物接触反应为将具有活性中间层的聚乙烯膜主体浸没于含有亲水聚合物的溶液中进行超声；优选地，控制含有亲水聚合物的溶液的温度为60℃～80℃，超声时间为1min～5min；优选地，含有亲水聚合物的溶液中，亲水聚合物的质量浓度为0.5％～5％，溶液为去离子水。
11、在可选的实施方式中，聚乙烯亲水分离膜的制备方法还包括将形成表面亲水层后的聚乙烯膜与酸性偶联剂溶液进行反应；
12、优选地，酸性偶联剂溶液含有质量百分比为1％～6％的偶联剂以及质量百分比为5％～20％的稀酸，酸性偶联剂溶液的ph为4～6；进一步优选稀酸为1wt％～10wt％的乙酸；
13、优选地，偶联剂选自戊二醛和硅烷偶联剂中的至少一种；
14、优选地，与酸性偶联剂溶液进行反应的温度为室温，反应时间为5min～10min。
15、在可选的实施方式中，将聚乙烯膜主体进行气-液界面超声处理之前，将聚乙烯膜主体进行润湿处理；
16、优选地，润湿处理采用的润湿剂包括乙醇、异丙醇、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
17、第三方面，本专利技术提供如前述实施方式任一项所述的聚乙烯亲水分离膜作为过滤膜在强酸碱性液体、油性液体或有机液体的液态环境中的应用。
18、本专利技术具有以下有益效果：通过在聚乙烯膜主体表面沉积有活性中间层，活性中间层为交织网络结构聚合物，且活性中间层至少有链段进入聚乙烯膜主体的链段空隙，至少有链段在聚乙烯膜主体的表面形成交织网络结构，该结构起到连接作用，从而使得亲水聚合物能够与其缠绕连结，进而使得亲水聚合物能够与聚乙烯膜以交联网络的形式结合，形成稳固的三层结构，解决了亲水改性工艺中亲水物质易脱落的问题，并且活性中间层和表面活性层中均可含有多种亲水基团，能够有效改变聚乙烯膜遇水不润湿的特性，大幅度提升聚乙烯膜表面的亲水性。此外，该种结构的聚乙烯亲水分离膜可以通过简单的工艺制备得到，无需昂贵的设备，原料选择丰富，易于大规模连续生产，能够节约能耗、降低成本空间。
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1.一种聚乙烯亲水分离膜，其特征在于，其包括聚乙烯膜主体，所述聚乙烯膜主体的表面沉积有活性中间层，所述活性中间层为交织网络结构聚合物，且所述活性中间层至少有链段进入所述聚乙烯膜主体的链段空隙，至少有链段在所述聚乙烯膜主体的表面形成交织网络结构，所述活性中间层的表面还具有由亲水聚合物反应形成的表面亲水层，所述表面亲水层至少有亲水聚合物链段与所述活性中间层的交织网络结构缠绕连结。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯亲水分离膜，其特征在于，所述活性中间层由高分子聚合物和添加剂在所述聚乙烯膜主体表面聚合交联而得到的具有亲水基团的聚合物。
3.根据权利要求2所述的聚乙烯亲水分离膜，其特征在于，所述高分子聚合物包括聚丙烯酸、聚乙烯亚胺、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯中的至少一种，优选地，所述高分子聚合物的平均分子量为5000～500000；
4.根据权利要求1所述的聚乙烯亲水分离膜，其特征在于，所述亲水聚合物包括聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丙烯酸中的至少一种，优选地，所述亲水聚合物的平均分子量为200～50000。
5.如权利要求1～4任一项所述
6.根据权利要求5所述的聚乙烯亲水分离膜的制备方法，其特征在于，所述反应液为将权利要求2所述的高分子聚合物和添加剂混合溶解于溶剂中形成的均相悬浮体系；
7.根据权利要求5所述的聚乙烯亲水分离膜的制备方法，其特征在于，将所述中间膜体与所述亲水聚合物接触反应为将具有所述活性中间层的聚乙烯膜主体浸没于含有亲水聚合物的溶液中进行超声；
8.根据权利要求5～7任一项所述的聚乙烯亲水分离膜的制备方法，其特征在于，还包括将形成所述表面亲水层后的聚乙烯膜与酸性偶联剂溶液进行反应；
9.根据权利要求5～7任一项所述的聚乙烯亲水分离膜的制备方法，其特征在于，将所述聚乙烯膜主体进行气-液界面超声处理之前，将所述聚乙烯膜主体进行润湿处理；
10.如权利要求1～4任一项所述的聚乙烯亲水分离膜作为过滤膜在强酸碱性液体、油性液体或有机液体的液态环境中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯亲水分离膜，其特征在于，其包括聚乙烯膜主体，所述聚乙烯膜主体的表面沉积有活性中间层，所述活性中间层为交织网络结构聚合物，且所述活性中间层至少有链段进入所述聚乙烯膜主体的链段空隙，至少有链段在所述聚乙烯膜主体的表面形成交织网络结构，所述活性中间层的表面还具有由亲水聚合物反应形成的表面亲水层，所述表面亲水层至少有亲水聚合物链段与所述活性中间层的交织网络结构缠绕连结。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯亲水分离膜，其特征在于，所述活性中间层由高分子聚合物和添加剂在所述聚乙烯膜主体表面聚合交联而得到的具有亲水基团的聚合物。
3.根据权利要求2所述的聚乙烯亲水分离膜，其特征在于，所述高分子聚合物包括聚丙烯酸、聚乙烯亚胺、聚醚砜、聚丙烯腈和聚氯乙烯中的至少一种，优选地，所述高分子聚合物的平均分子量为5000～500000；
4.根据权利要求1所述的聚乙烯亲水分离膜，其特征在于，所述亲水聚合物包括聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丙烯酸中的至少一种，优选地，所述亲水聚合物的平均分子量为200～50000。
5.如权利要求1～4任一项所述的聚乙烯亲水分离膜的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张辰媛，邱长泉，李璐楠，史秀琴，陈永乐，程跃，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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