一种多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜及其制备方法和用途与流程

本发明属于高分子复合材料的制备领域，具体地说，涉及一种多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜及其制备方法和用途。

背景技术：

近年来，随着膜分离技术研究的不断深入与应用市场的不断扩大，膜分离技术已成为水处理行业的一支重要力量。在膜材料中，高分子材料具有其无可比拟的优越性。构成高分子水处理膜的高分子存在多种类型。例如，聚矾(PS)类、聚偏氟乙烯(PVDF)类、聚乙烯(PE)类、乙酸纤维素(CA)类、聚丙烯腈(PAN)类等各种高分子材料，作为分离膜被用作高分子水处理膜。就膜材料的存在形式而言，可以分为平板膜，中空纤维膜等等，可以根据具体应用来选择。

根据膜能够截留粒子尺寸的不同，水处理膜可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜及反渗透膜(RO)。微滤膜能够除去微米和亚微米级别的胶体颗粒，作为一般的标准，微滤膜能够过滤低至0.1pm的颗粒。超滤膜的孔径一般在5nm至100nm之间，可以100％的除去水中的细菌及病毒等。纳滤膜和反渗透膜则用于更小的粒径范围，可以除去水中的金属离子等杂质。

对于纳滤膜，其孔径在1nm以上，一般在1-2nm，对于反渗透膜，则在0.1nm左右。由于极细微的孔径，虽然水的净化有效性较高，但却会导致孔极其易被细小颗粒或细菌病毒堵塞或附着，使得水净化出现障碍，带来了使用上的不便。而且由于细菌病毒在堵塞部位或附着部位的繁殖，导致净化水一定程度的污染，从而需要频繁的更换，增加了经济成本。

反渗透膜，是在压力下使溶液中的溶质在反渗透膜浓度高的一侧浓度升高，在反渗透膜浓度低的一侧浓度下降，从而与溶剂分离 的过程中应用，因此需要具备较强的机械强度。现有的反渗透膜由于机械强度、耐酸碱性和耐热性等方面的性能问题，本应长期使用，但在使用中一旦出现破损就需要立即更换，除了带来使用上的不便之外，还降低了工作效率。

由此可见，通常作为高分子水处理膜所要求的性能，除了目标的分离特性以外，还可以列举:具有优异的透水性、物理强度优异、相对于各种化学物质的稳定性(即耐药品性)高、过滤时不易附着污垢(即耐污染性优异)等。以往的高分子膜材料，多为多孔材料，这虽然满足了透水性的问题，在防污染能力方面却存在着很大的不足，机械强度方面的性能也有待改进，所以开发一款新型的水处理膜材料势在必行。

石墨烯是一种SP²杂化具有蜂窝状的碳材料，单层石墨烯的厚度只有0.334nm，是目前已知最薄的材料。石墨烯具有超大的比表面积可达约2600m²/g，鉴于其超高的比表面积的特性，石墨烯材料已在环境吸附和空气净化方面得到了广泛研究；并且因为石墨烯材料本身非常稳定，在材料科学研究中通常选取其为复合材料的载体，用来制备石墨烯基复合材料。石墨烯也因具有很高的传导性能和载流子速率性能，可应用于电子信息技术中；并且因为其具有超大的热导率(-5000W/m*K)，石墨烯也引起了传热方面的研究人员的极大兴趣，将其应用到导热介质中，制备高热导率的传热介质。

在以往的研究中发现石墨烯具有一定的抗菌性能，随后出现一系列的具有较好抗菌性能的石墨烯/银纳米复合抗菌材料，研究发现此类材料在制备的工艺均具有一定的复杂性或者使用效果具有一定的局限性。一些研究选取二氧化钛进行协同促进石墨烯/银的抗菌性能，这是利用二氧化钛光催化材料的较高的光催化活性、无毒性、化学性质稳定、抗光腐蚀性能强等技术特点，以往研究中已有大量的报道证明二氧化钛能用于环境保护领域中(如：空气净化，水的灭菌消毒等)。在考虑到纳米二氧化钛的团聚性会直接影响其催化性能，选用比表面积大的石墨烯作为载体，可使得其能有效地分散在石墨烯片层展现更好的催化抗菌性能。

技术实现要素：

为了克服现有水处理技术中满足了透水性要求的膜材料在防污染抗菌能力方面急需改进，机械强度的性能也有待改进的不足，本发明有针对性地开发了一种新型的透水膜材料。此种透水膜材料的机械强度、防污染性、耐酸碱性、耐热性、导热性等多项功能相对现有的透水膜均显著提高，因此此种透水膜被称为多功能透水膜。

具体地，本发明第一方面提供了一种多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜，其特征在于，该透水膜包含：

a)选自如下的至少一种导湿高分子聚合物：导湿均聚物、导湿共聚物、及其任意组合；

b)石墨烯或石墨烯复合材料；和

c)微孔基材，

其中，在微孔基材内所述导湿高分子复合物与所述石墨烯或石墨烯复合材料通过极性基官能团形成氢键、离子键和/或共价键的有效化学键链接，从而形成具有强化亲水-疏水基团的透水通道，实现了透水膜选择性透水，最终得到高纯水。加入的所述石墨烯或石墨烯复合材料可以是基于所述导湿高分子聚合物质量的0.01％到5％。

本发明采用的一种技术方案是所述导湿高分子聚合物为选自如下的至少一种：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-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯丙烯酸酯、聚醚醚酮(PEEK)等及它们的聚合物或混合物。所述导湿高分子聚合物的平均分子量可选在10000到1000000的范围。此导湿高分子聚合物可含有选自如下的至少一种极性基官能团：-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H、-NH₂等。本发明所提供的透水膜中还可含有d)选自如下的至少一种添加剂：抗氧化剂、紫外稳定剂或氧化、热和紫外光降解抑制剂、交联剂及它们的混合物。

本发明所使用的石墨烯或石墨烯复合材料可为部分氧化或全 氧化石墨烯片、氧化石墨烯/银材料、氧化石墨烯/二氧化钛材料、或氧化石墨烯/银/二氧化钛复合材料。所述石墨烯或石墨烯复合材料含有选自如下的至少一种极性基官能团：-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层结构且片层是1-10个碳原子层厚度，片层的大小可为1-100μm。

本发明所提供的多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的机械强度、耐摩擦强度显著提高，能承受压强不小于0.1兆帕(MPa)，优选不小于0.15MPa，更优选不小于0.2MPa。

在用透水膜处理水的不同工作条件中，如果膜的耐酸碱性不强，耐热性不强，在较强腐蚀性或高热的环境中长期使用会降低膜的机械强度，从而影响到膜的耐用性，而本发明的透水膜特别在这方面具有其他膜无法比拟的优势。

本发明所提供的透水膜的耐酸碱性能显著提高，例如在自来水处理厂的常规水处理条件下使用寿命大大增长，在10年以上。所述透水膜的抗菌防污染能力也显著提高，防霉等级为0级，即不长菌，在工作期间无需更换、具有自清洁能力。所述透水膜的导热系数和耐热能力也显著提高，导热系数不小于0.3W/mK，优选不小于0.5W/mK；耐热温度可达150℃，优选达到200℃。

本发明所提供的多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的厚度在1-300μm的范围，可选在5-250μm，20-100μm的范围。在本发明所提供的多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜为交联的膜时，其上述多功能的性能更为突出。

本发明提供的含石墨烯或石墨烯复合材料的多功能高分子膜材料在具有优异透水性的同时具有很好的机械强度、耐热性、导热性、耐酸碱性能和抗菌性能，是因为其属于纳孔材料，即其中组成分子通过基团偶联作用形成具有纳微孔道结构的材料，具体地说，其突出的特点是该膜材料通过导湿高分子复合物与石墨烯或石墨烯复合材料通过极性基官能团形成氢键、离子键和/或共价键的有效化学键链接，从而形成具有强化亲水-疏水基团的透水通道，因 此显著增强了其在水处理过程中的机械强度和耐酸碱性能。因为对水分子的选择通过性极强，所以用本发明的多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜处理所得的水溶液为高纯水。

为了实现上述目的，本发明另一方面提供了一种多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的制备方法，其特征在于，包括如下的制备步骤：

A)在选自10-100℃范围的恒温条件下，使导湿高分子聚合物以预确定的时间和顺序溶解在多种有机溶剂中形成溶液，充分搅拌以混合均匀；

B)添加石墨烯或石墨烯复合材料至上一步骤得到的溶液中，充分搅拌以混合均匀；以及

C)成膜过程：在温度在10-200℃的范围的条件下，将步骤B)中得到的溶液施涂至微孔基材的一个表面或两面上。形成厚度在10-250μm范围内的均匀膜材料，既保证膜材料的机械强度，又可以满足其透水性。

所述制备方法在步骤A)和B)之间还可以包括步骤：A′)添加至少一种添加剂至步骤A)中得到的溶液中充分搅拌混合均匀。此制备方法优选包括在C)成膜过程后进行交联，与所述微孔基材形成连续的交联透水聚合物的涂层。

本发明用此种制备方法提供的复合材料透水膜的多功能体现在膜材料的机械强度、耐摩擦强度及耐酸碱等性能的显著提高、寿命大大增长、抗菌防污染能力显著提高、导热系数和耐热等能力显著提高。所述透水膜材料可承受压差不小于0.1MPa，例如在自来水处理厂的常规水处理条件下，使用寿命不小于10年，而市场类似功能的透水膜的常态使用寿命仅为半年；所述透水膜材料在工作期间无需更换、具有自清洁能力；所述透水膜材料的导热系数不小于0.3W/mK，可承受200℃的高温，而市场类似功能的透水膜仅能耐受125℃左右的温度；所述透水膜材料为纳孔材料、防污染能力极佳，根据标准GB/T2591-2003《抗菌塑料-抗菌性能试验方法和抗菌效果》，测定为抗菌能力强(0级)。

而且，本发明提供的一种多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的制备方法的优异性还在于试剂及材料廉价且简单易得，操作方法也相对简单，操作过程中变量容易控制。

本发明另一方面还提供了所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的用途，由于其机械强度、耐摩擦强度及耐酸碱等性能显著提高、寿命大大增长、抗菌防污染能力显著提高、导热系数和耐热等能力显著提高，它可应用于全热交换器、湿度调节器(用于加湿和/或除湿)、污水处理、燃料电池、纺织物、创伤敷料及其它适于透水或过滤水的用途。

附图说明

图1为多功能石墨烯/高分子复合材料的极性基官能团键链接及透水通道示意图。

液态水1从透水膜的高压侧7穿过在微孔基质内由高分子复合材料4和多功能石墨烯3通过极性基官能团2形成键连接及强化亲水-疏水基团的透水通道，在压差的共同作用下以汽态水分子5的形式到达低压侧6。

图2为多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜电镜图。可知膜材料为纳孔材料，表面大部分光滑，有部分功能石墨烯添加材料的微结构显现。

图3和4为膜材料的EDX成分分析的图谱。其中，图3是EDX成分分析的图谱(spectrum)1，其显示了膜材料的正面，图4是EDX成分分析的图谱2，其显示了膜材料的背面。从元素(Element)，重量百分比(Weight％)和原子百分比(atomic％)数据结合分析可知，正面主要含C，O，H(H无法测得)元素，为疏水端，背面主要含有C、O、Si、S、H，其中S的存在证明了磺酸基团的存在，为亲水端，水分子可由亲水端往疏水端渗透。

具体实施方式

本发明的一方面提供了一种多功能石墨烯/高分子复合材料透 水膜，该透水膜包含：

a)选自如下的至少一种导湿高分子聚合物：导湿均聚物、导湿共聚物、及其任意组合；

b)石墨烯或石墨烯复合材料；和

c)微孔基材，

其中，在微孔基材内所述导湿高分子聚合物与所述石墨烯或石墨烯复合材料通过极性基官能团形成氢键、离子键和/或共价键的有效化学键链接，从而形成具有强化亲水-疏水基团的透水通道。

根据本发明的一项具体技术方案，在所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜中的所述导湿高分子聚合物为选自如下的至少一种：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-丁二烯橡胶、苯乙烯丙烯酸酯、聚醚醚酮、它们的聚合物和它们的混合物。

根据本发明的一项具体技术方案，在所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜中的所述导湿高分子聚合物含有选自如下的至少一种极性基官能团：-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H和-NH₂。

根据本发明的一项具体技术方案，所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜还包含：d)选自如下的至少一种添加剂：抗氧化剂、紫外稳定剂或氧化、热和紫外光降解抑制剂、交联剂及它们的混合物。

根据本发明的一项具体技术方案，在所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜中的所述石墨烯或石墨烯复合材料为部分氧化或全氧化石墨烯片、氧化石墨烯/银材料、氧化石墨烯/二氧化钛材料、或氧化石墨烯/银/二氧化钛复合材料。

根据本发明的一项具体技术方案，在所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜中的所述石墨烯或石墨烯复合材料含有选自如下的至少一种极性基官能团：-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H和-NH₂。

根据本发明的一项具体技术方案，在所述多功能石墨烯/高分 子复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层结构且片层是1-10个碳原子层厚度，片层的大小在1-100μm的范围内。

根据本发明的一项具体技术方案，所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的机械强度、耐摩擦强度显著提高，能承受的压差不小于0.1MPa，耐酸碱性能显著提高。

根据本发明的一项具体技术方案，所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的抗菌防污染能力显著提高，防霉等级为不长菌的0级，在工作期间无需更换、具有自清洁能力。

根据本发明的一项具体技术方案，所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的导热系数和耐热能力显著提高，导热系数不小于0.3W/mK，耐热温度达到200℃。

根据本发明的一项具体技术方案，所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的厚度在1-300μm的范围内。

根据本发明的一项具体技术方案，所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜为交联的膜。

根据本发明的另一方面，本发明提供了上述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的制备方法，其包括如下步骤：

A)在选自10-100℃范围的恒温条件下，使导湿高分子聚合物以预确定的时间和顺序溶解在多种有机溶剂中形成溶液，充分搅拌以混合均匀；

B)添加石墨烯或石墨烯复合材料至上一步骤得到的溶液中，充分搅拌以混合均匀；以及

C)成膜过程：在温度在10-200℃的范围的条件下，将步骤B)中得到的溶液施涂至微孔基材的一个或两个表面上。

根据本发明的一项具体技术方案，所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的制备方法在步骤A)和B)之间还包括步骤：A′)添加至少一种添加剂至步骤A)中得到的溶液中充分搅拌混合均匀。

根据本发明的一项具体技术方案，所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的制备方法还包括在C)成膜过程后进行交联，与 所述微孔基材形成连续的交联透水聚合物的涂层。

根据本发明的另一方面，本发明提供了上述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜用于全热交换器、湿度调节器、污水处理、燃料电池、纺织物、创伤敷料及其它适于透水或过滤水的用途。

由上述图2电镜图可见，本发明提供的含石墨烯或石墨烯复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结构显现，属于纳孔材料。而现有技术中使用膜的孔径最小也有0.1nm左右，所以本发明提供的透水膜材料明显优于现有水处理技术中使用的膜。

由示意图1可见，液态水1从透水膜的高压侧7穿过由高分子复合材料4和多功能石墨烯3通过极性基官能团2形成键连接及强化亲水-疏水基团的透水通道，在压差的共同作用下以汽态水分子5的形式到达低压侧6。其通过高比表面积的石墨烯或石墨烯基复合材料与高分子透水膜材料间的基团偶联作用，具体通过选自如下的至少一种导湿高分子聚合物：导湿均聚物、导湿共聚物、及其任意组合，在微孔基材内，与石墨烯或石墨烯复合材料通过极性基官能团形成氢键、离子键、共价键等有效化学键链接，从而形成具有强化亲水-疏水基团的透水通道。

本文所述“石墨烯/高分子复合材料”中的“/”是为了将复合材料中的组分石墨烯或石墨烯复合材料与高分子聚合物隔开显示，“氧化石墨烯/银材料”、“氧化石墨烯/二氧化钛材料”、“氧化石墨烯/银/二氧化钛复合材料”中的“/”是为了隔开显示材料中的不同组分。

本文所述“均聚物”指由一种单体聚合而成的聚合物。本文所述“共聚物”指含有两种或两种以上单体单元的聚合物，共聚物类型的举例包括无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物等。

本文所述“导湿”指使得(聚合物的)湿气或水蒸汽渗透。

本发明采用的技术方案是选用一种或几种性能较好的导湿高分子聚合物，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-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯丙烯酸酯、聚醚醚 酮(PEEK)等及它们的聚合物或混合物。此导湿高分子聚合物可含有-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H、-NH₂等极性基官能团。

具体参见图3和4膜材料的EDX成分分析。图3是EDX成分分析的图谱1，其显示了膜材料的正面，图4是EDX成分分析的图谱2，其显示了膜材料的背面。从元素、重量百分比和原子百分比数据结合分析可知，正面主要含C，O，H(H无法测得)元素，为疏水端，背面主要含有C、O、Si、S、H，其中S的存在证明了磺酸基团的存在，为亲水端，水分子可由亲水端往疏水端渗透。

本文所述“EDX”表示能量色散X射线光谱法(Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy)，其借助于分析试样发出的元素特征X射线波长和强度，根据波长测定试样所含的元素，根据强度测定元素的相对含量。

本文所述“微孔基材”在本领域制膜工艺中常用，其孔径可在5.0nm-1.0mm之间，例如有含氟共聚物，聚偏氟乙烯(PVDF)等。

本发明所提供的透水膜中还可含有d)至少一种添加剂，所述的添加剂可选自抗氧化剂、紫外稳定剂或氧化、热和紫外光降解抑制剂、交联剂及它们的混合物。

因为高分子材料在使用过程中都会发生不可逆的结构变化，即老化，其原因包括物理、化学等因素，具体包括热、光、氧化、化学介质等等，所以常用添加抗氧化剂来延缓老化。本文所述“抗氧化剂”包括胺类、酚类、含硫、含磷等类型。本文所述“紫外稳定剂”指将紫外辐射大部分吸收，并将所吸收的这一部分能量转化为无害的热能释放出来的有机化合物。常用的紫外稳定剂有二苯酮、苯并三唑和水杨酸酯等化合物的衍生物。本文所述“氧化、热和紫外光降解抑制剂”指用于延缓由于氧化、热和紫外光引起聚合物老化的物质。

本文所述“交联剂”指能在线型分子间起架桥作用，从而使多个线型分子相互键合交联成网状结构的物质，在塑料行业又称为“固化剂”、“硬化剂”等，现有技术中常用的例如有过氧化二异丙苯 (DCP)，二亚乙基三胺(DTA)等。

本发明所使用的石墨烯复合材料可为部分氧化或全氧化石墨烯片、氧化石墨烯/银材料、氧化石墨烯/二氧化钛材料、或氧化石墨烯/银/二氧化钛复合材料及其他本领域常用的石墨烯复合材料。本文所述“石墨烯/银/二氧化钛复合材料”是指在石墨烯粉体基材上负载银、二氧化钛及其他颗粒或离子，形成具有高比表面积的复合功能材料。所述石墨烯及其复合材料的极性基官能团包括-OH、-SH、-COOH、-OR、-COOR、-PO₃H₂、-SO₃H、-NH₂等极性基官能团。

所述的部分氧化或全氧化石墨烯片具有薄层结构且片层是1-10个碳原子层厚度，片层的大小可为1-100μm。

本发明所提供的多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的机械强度、耐摩擦强度显著提高，能承受压强不小于0.1MPa，优选不小于0.3MPa，更优选不小于0.5MPa，耐酸碱性能显著提高，例如在自来水处理厂的常规水处理条件下使用寿命大大增长，在10年以上。所述透水膜的导热系数和耐热能力也显著提高，导热系数不小于0.3W/mK，优选不小于0.5W/mK；耐热温度可达150℃，优选达到200℃。

所述透水膜的抗菌防污染能力也显著提高，防霉等级为0级，即不长菌，在工作期间无需更换、具有自清洁能力。根据标准GB/T2591-2003《抗菌塑料-抗菌性能试验方法和抗菌效果》，测定为抗菌能力强(0级)。该标准采用平皿培养法测试，检测条件为温度28±1℃、相对湿度RH>90％、时间28天；试验菌种为黑曲霉(Aspergillus niger)、土曲霉(Aspergillus terreus)、宛氏拟青霉(Paecilomyces varioti)、绳状青霉(Penicillium funiculosum)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、球毛壳霉(Chaetoomium globsum)，长霉等级评定为：0级---不长，即显微镜(放大50倍)下观察未见生长；1级---痕迹生长，即肉眼可见生长，但生长覆盖面积小于10％；2级---生长覆盖面积不小于10％。

本发明所提供的多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的厚度 在1-300μm的范围，可选在5-200μm的范围，优选10-250μm的范围，可选20-100μm的范围。在本发明所提供的多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜为交联的膜时，其上述多功能的性能更为突出。

本文提供的含石墨烯或石墨烯复合材料的多功能高分子膜材料不仅具有很好的机械强度、耐热性、导热性、耐酸碱性能和抗菌性能，而且具有优异透水性，经过透水处理之后可得到高纯水。本文所述“高纯水”是指水的温度为25℃时，电导率小于0.1μS/cm，pH值为6.8-7.0及去除其他杂质和细菌的水，此种水中杂质量低于0.1mg/L。

为了实现上述目的，本发明另一方面优选提供了一种多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的制备方法，其特征在于，包括如下的制备步骤：

A)在选自10-100℃范围的恒温条件下，使导湿高分子聚合物以预确定的时间和顺序溶解在多种有机溶剂中形成溶液，充分搅拌以混合均匀；

A′)添加至少一种添加剂至步骤A)中得到的溶液中充分搅拌混合均匀；

B)添加石墨烯或石墨烯复合材料至上一步骤得到的溶液中，充分搅拌以混合均匀；以及

C)成膜过程：在10-200℃温度条件下，将步骤B)中得到的溶液施涂至微孔基材的一个表面或两面上，以及在C)成膜过程后进行交联，与所述微孔基材形成连续的交联透水聚合物的涂层。形成厚度在10-250μm范围内的均匀膜材料，既保证膜材料的机械强度，又可以满足其透水性。

进一步地，本发明提供了所述多功能石墨烯/高分子复合材料透水膜的用途。因为有机地将高分子导湿聚合物与石墨烯基复合材料通过极性基官能团形成氢键、离子键、共价键等有效化学键链接，从而在导湿聚合物的基础上形成具有强化亲水-疏水基团的透水通道，同时显著提高透水膜在透水过程中的机械强度、耐摩擦强度及耐酸碱性能、抗菌防污染能力、导热和耐热等特性，所以所述透水 膜是一种长寿命、工作期间无需更换、具有自清洁能力的多功能复合材料透水膜，可应用于全热交换器、湿度调节器(用于加湿和/或除湿)、污水处理、燃料电池、纺织物、创伤敷料及其它适于透水或过滤水的场合。

实施例

将在以下通过实施例更具体地描述本发明。不应被解释为本发明限于这些实施例或受这些实施例限制。本领域的技术人员可在本发明的技术概念内进行各种方式的修改和改进。

<实施例1>

首先，在45-50℃的恒温条件下，使预选好的导湿高分子聚合物(KX-1)溶于相应的有机溶剂混合物中，充分搅拌直至混合均匀。

然后，添加预选好的抗氧化剂(d1)至所得到的溶液中，充分搅拌直至混合均匀。

再然后，添加氧化石墨烯/银/二氧化钛复合材料(GC-1)至上一步骤得到的溶液中，充分搅拌以混合均匀。

最后，在60℃温度条件下成膜，将上一步骤得到的溶液施涂至预选好的微孔基材(c1)表面上，并且在成膜过程后进行交联，与所述微孔基材(c1)形成连续的交联透水聚合物的涂层。形成厚度为150μm的均匀膜材料。

经测试，所得膜材料透水性良好，可承受压差为0.12MPa，导热系数为0.35W/mK，可承受180℃的高温，GB/T2591-2003测定为抗菌能力强(0级)。

<实施例2>

首先，在50℃的恒温条件下，使导湿高分子聚合物(PM-3)各溶于相应的有机溶剂混合物中，充分搅拌至完全溶解后混合，继续搅拌直至混合均匀。

然后，添加预选好的抗氧化剂(d3)至所得到的溶液中，充分搅拌直至混合均匀。

然后，添加氧化石墨烯/银/二氧化钛复合材料(GC-2)至上一步骤得到的溶液中，充分搅拌以混合均匀。

最后，在70℃温度条件下成膜，将上一步骤得到的溶液施涂至微孔基材(c2)的两面上，并且在成膜过程后进行交联，与所述微孔基材(c2)形成连续的交联透水聚合物的涂层。形成厚度为120μm的均匀膜材料。

经测试，所得膜材料透水性良好，可承受压差为0.11MPa，导热系数为0.42W/mK，可承受160℃的高温，GB/T2591-2003测定为抗菌能力强(0级)。