[發(fā)明專利]有機(jī)硅氧烷改性WPU/PVA膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110226775.7
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102408652A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳翠明;姚路路;崔鵬;顧晶晶
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L75/04;C08L75/08;C08J5/18;C08G18/32;C08G18/38;C08G18/12;C08G18/48;C08G18/83
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制備有機(jī)硅氧烷改性水性聚氨酯(WPU)/聚乙烯醇(PVA)膜的方法。

二、背景技術(shù)

聚乙烯醇(PVA)便宜易得，具有良好的柔韌性、成膜性能、親水性、耐油脂和耐溶劑性能以及良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性。所以PVA膜在滲透汽化、反滲透、超濾等方面有較廣泛的應(yīng)用。不過由于PVA易溶于水，因此在成膜前或成膜后一般需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男曰蚪宦?lián)，已有研究者進(jìn)行了較多的嘗試。

《華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》2006年32卷第2期235-240頁綜述了PVA滲透汽化分離膜的研究進(jìn)展，其中提及利用縮醛反應(yīng)改性PVA。改性后的PVA耐水性提高，但是PVA鏈部分交聯(lián)，部分羥基被消耗，所以鏈的活動性降低，導(dǎo)致鏈間自由體積的減小，膜的柔韌性有所下降，應(yīng)用于滲透汽化等分離領(lǐng)域時(shí)膜的通量會明顯下降。

《Chemistry?of?Materials》2005年17卷6790-6796頁報(bào)道了利用γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)與PVA溶液混合，同時(shí)加入酸，進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)后，涂膜、干燥和熱處理制得膜。《化工科技》2003年11卷第2期25-27頁報(bào)道了將納米SiO₂添加到PVA中，以制備PVA-SiO₂雜化膜。以上兩種改性方法得到的膜強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性都有所增加，不過由于膜仍舊以PVA為母體和主要成分，耐水性方面改善的程度還是有限的。

《Desalination》2004年160卷第263-270頁和《功能材料》2000年31卷第1期84-86頁報(bào)道了將聚丙烯酸(PAA)或其鹽與PVA混合，制備得到共混膜。PAA或其鹽親水性都很強(qiáng)，所以共混后的膜在耐水性方面仍存在缺陷。

水性聚氨酯(WPU)是指沒有或基本沒有有機(jī)溶劑，使用水作為分散體系而制備的聚氨酯。盡管水是WPU的分散介質(zhì)，不過由于WPU中兼具軟段和硬段，成膜后具有高耐磨性、高抗粘和抗裂性等優(yōu)點(diǎn)。另外，WPU制備過程中可以改變軟段和硬段、交聯(lián)劑組成，所以性能和組成靈活可變。以上特性與PVA可以相互補(bǔ)充。不過目前有關(guān)WPU與PVA共混制膜還少有報(bào)道。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種有機(jī)硅氧烷改性WPU/PVA膜的制備方法，以克服PVA目前改性方法的缺陷。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明有機(jī)硅氧烷改性WPU/PVA膜的制備方法的特點(diǎn)在于：首先以二異氰酸酯、低聚物二元醇、小分子多元醇和含羧基的小分子二元醇為聚合單體進(jìn)行逐步聚合反應(yīng)，合成側(cè)鏈含羧基的親水性聚氨酯預(yù)聚體，用有機(jī)硅氧烷改性所述聚氨酯預(yù)聚體，然后經(jīng)季銨化反應(yīng)和多元胺擴(kuò)鏈后得到有機(jī)硅氧烷改性WPU乳液，將所述有機(jī)硅氧烷改性WPU乳液與PVA水溶液混合后依次經(jīng)涂膜、干燥、熱處理得到有機(jī)硅氧烷改性WPU/PVA膜；

所述二異氰酸酯選自異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、己二異氰酸酯(HDI)或甲苯二異氰酸酯(TDI)；

所述低聚物二元醇選自聚丙二醇PPG-210、聚丙二醇PPG-220、聚四氫呋喃醚二醇PTMG-1000或聚四氫呋喃醚二醇PTMG-2000；

所述小分子多元醇選自1，4-丁二醇(1，4-BD)、1，2-丙二醇、三羥甲基丙烷(TMP)中的一種或幾種；

所述含羧基的小分子二元醇選自二羥甲基丙酸(DMPA)或二羥甲基丁酸(DMBA)；

所述有機(jī)硅氧烷為氨基硅氧烷。

本發(fā)明有機(jī)硅氧烷改性WPU/PVA膜的制備方法的特點(diǎn)也在于：所述氨基硅氧烷選自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。

本發(fā)明有機(jī)硅氧烷改性WPU/PVA膜的制備方法的特點(diǎn)在于按以下步驟操作：

a、將二異氰酸酯、低聚物二元醇、小分子多元醇和丁酮混合，在催化劑二月桂酸二丁基錫(DBTDL)的作用下于65-90℃攪拌反應(yīng)0.5-2.5小時(shí)，然后向反應(yīng)液中加入含羧基的小分子二元醇，再于65-90℃攪拌反應(yīng)2.5-6小時(shí)得到側(cè)鏈含羧基的親水性聚氨酯預(yù)聚體；

所述二異氰酸酯、低聚物二元醇、小分子多元醇的摩爾比為4-8∶1∶0.8-1.5；丁酮的用量為低聚物二元醇質(zhì)量的50-150％；催化劑的添加量為二異氰酸酯、低聚物二元醇和小分子多元醇總質(zhì)量的0.1-0.3％；含羧基的小分子二元醇與二異氰酸酯的摩爾比為1∶3-5；