接枝反应挤出生产超亲水性PVDF膜材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种接枝反应挤出生产超亲水性PVDF膜材料。
背景技术
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种优良的高分子材料，它具有强度高，耐高温等特性，广泛应用于生物制药，汽车装饰，家电外壳等。但是因为PVDF膜材料疏水性很强，容易造成严重的膜污染，缩短了PVDF膜材料的使用寿命，限制了其应用范围。通常对PVDF膜材料进行表面改性或者用共混法加入亲水性有机物的方法来增强PVDF膜材料的亲水性，但是存下效果不佳，或者共混法加入亲水性有机物和PVDF相容性不好，成膜后容易脱落的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中PVDF材料的抗菌性能较差，的缺陷，提供一种通过接枝反应获得的超亲水性PVDF膜材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
接枝反应挤出生产超亲水性PVDF膜材料，包括以下重量份数的各组分：
PVDF%20100份
聚磷酸胆碱乙二醇丙烯酸酯5～7份
2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯1～1.5份
2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.3～0.5份
硝酸铈铵0.2～0.3份。
优选的，包括以下重量份数的各组分：
PVDF%20100份
聚磷酸胆碱乙二醇丙烯酸酯6份
2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯1.2份
2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.4份
硝酸铈铵0.2～0.3份。
上述接的枝反应挤出生产超亲水性PVDF膜材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在长径比L/D＝48的双螺杆挤出机上挤出，所述双螺杆挤出机设置有12各区段，2个进料口，第一个进料口位于挤出机1D处，第二个进料口位于挤出机第五区段的SD处；
S2、将PVDF从双螺杆挤出机的第一区段1D处的进料口1#进料；
S3、将聚磷酸胆碱乙二醇丙烯酸酯、2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷和硝酸铈铵按配比混合后从双螺杆挤出机的第二个进料口2#进料；挤出加工温度从第一区段的140℃～150℃逐渐升高到第八区段的250℃，挤出机末段的挤出温度逐渐降至170℃～180℃。
进一步的，S4中各区段的工艺温度设定如下：
140～150℃、160～170℃、170～180℃、180～190℃、190～200℃、210～220℃、230～240℃、240～250℃、220～230℃、210～220℃、190～195℃和170～180℃。
进一步的，第一进料口的进料速度为85kg/h，双螺杆挤出机的运行速率为120r/min，第二进料口的进料速度为4.2kg/h。
进一步的，物料在挤出机中平均停留时间为1.5～3min。
本发明所达到的有益效果是：本发明在PVDF挤出过程中，加入一种极强亲水性的功能单体聚磷酸胆碱乙二醇丙烯酸酯和另一种具有协同效应的抗菌性单体2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯，在引发剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPH)和催化剂硝酸铈铵的作用下，在PVDF分子链上发生接枝反应。接枝反应所制得的PVDF，不仅保持了PVDF原有的综合性能，其静态接触角从未改变前的90℃到接枝改性后的15℃，水通量也得到较大幅度的提高，显示了PVDF膜材料的超亲水性。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种接枝反应挤出生产超亲水性PVDF膜材料，包括以下重量份数的各组分：
PVDF%20100份
聚磷酸胆碱乙二醇丙烯酸酯6份
2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯1.2份
2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.4份
硝酸铈铵0.2～0.3份。
上述接的枝反应挤出生产超亲水性PVDF膜材料的制备工艺，包括如下步骤：
S1、在长径比L/D＝48的双螺杆挤出机上挤出，所述双螺杆挤出机设置有12各区段，2个进料口，第一个进料口位于挤出机1D处，第二个进料口位于挤出机第五区段的SD处；
S2、将PVDF从双螺杆挤出机的第一区段1D处的进料口1#进料，进料速度为85kg/h，双螺杆挤出机的运行速率为120r/min；
S3、将聚磷酸胆碱乙二醇丙烯酸酯、2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷和硝酸铈铵按配比混合后从双螺杆挤出机的第二个进料口2#进料，进料速度为4.2kg/h；各区段的挤出加工温度为140～150℃、160～170℃、170～180℃、180～190℃、190～200℃、210～220℃、230～240℃、240～250℃、220～230℃、210～220℃、190～195℃和170～180℃；物料在挤出机中平均停留时间为1.5～3min。
对比例1
采用共混法添加亲水性有机物的方法制备PVDF膜材料
PVDF%20100份
醋酸纤维素(CA)10份
聚乙烯醇(PVA)40份
制备工艺，按配比依次将PVDF、醋酸纤维素、聚乙烯醇加入到高速混合机中搅拌8～10分钟，出料备用；
S2、将混合料以85kg/h的加料速率加到以120r/min转速的双螺杆挤出机上挤出。
各区段的工艺温度设定如下：
140～150℃、170～180℃、200～210℃、210～220℃、220～230℃、230～240℃、240～250℃、220～230℃、210～220℃、190～200℃、180～190℃和170～180℃
对比例2
通过对PVDF膜材料表面接枝改性的方法来改变其疏水性，包括以下步骤：
S1、首先对0.45μmPVDF膜材料进行表面接枝改性前的碱液预处理：配置10％KOH-乙醇溶液/水＝1：1的溶液，将PVDF膜材料在60℃下浸泡其中120min，然后放入50℃恒温干燥箱中干燥0.5h，密封保存待用(KOH-乙醇溶液处理PVDF可以脱去膜表面的氟化氢，形成碳酸共轭双键，有助于接枝反应；
S2、配置含有8％丙烯酸、1％过氧化苯甲酰(BPO)的正丙醇溶液，将用碱液处理后的PVDF浸入配置好的溶液中，在70℃恒温干燥箱中加热4h，取出样品，然后再浸入去离子水中，常温下清洗24小时，获得测试样品。
其中0.45μmPVDF膜采购自上海普易生物技术有限公司，正丙醇采购自淄博海正化工股份有限公司。
典型性能测定
抗菌性试验
特殊材质来源：
1、聚磷酸胆碱乙二醇丙烯酸酯采购自金锦乐(湖南)化学有限公司
2、2-甲基-2-丙烯酸-2-磺乙酯采购自湖北信康医药化工有限公司
3、硝酸铈铵采购自山东耀达新材料有限公司
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
