[發(fā)明專利]一種紫外輻照接枝制備荷負電膜的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110398867.3
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN102512994A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 薛立新;趙秀蘭;陶慷;聶鋒;魏增斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/52;B01D67/00;B01J19/12
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜材料改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紫外輻照接枝制備荷負電膜的方法。

背景技術(shù)

近幾年來，荷電膜由于其獨特的分離特性而越來越受到重視，得到了迅速的發(fā)展。荷電膜是以物理化學性質(zhì)穩(wěn)定的合成材料為基質(zhì)，在其中引入堿性或酸性活性基團，制成對離子具有較高選擇透過性的膜。堿性活性基團的穩(wěn)定性一般不如酸性活性基團，因此荷負電膜通常比荷正電膜穩(wěn)定。荷負電膜由于對陽離子具有很高的選擇透過性，因此能夠用做超濾膜、納濾膜或反滲透膜，提高膜的選擇性及通量，增強膜的抗污染能力。

目前，利用不同方法將聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯并咪唑等工程塑料制備的荷負電離子交換膜，已經(jīng)在氯堿工業(yè)、電化學裝置等方面有商業(yè)應用。

公開號為CN1446828的中國專利申請《芳族聚合物、其生產(chǎn)方法及用途》提出了一種側(cè)鏈中含有超強酸基團的芳族聚合物及其制備方法；公開號為特表平11-502249的日本專利申請?zhí)岢隽嘶腔勖淹途酆衔?；公開號為特開平10-45913的日本專利申請?zhí)岢隽嘶腔勖秧啃途酆衔?。這些專利申請，都是通過荷電劑在聚合物中引進磺酸基團，其缺點是聚合工藝復雜，不便于操作。

因此選用具有特殊性質(zhì)的新荷電劑，采用工藝簡單、便于操作、易于控制、設備投資少的紫外輻照接枝改性技術(shù)，對荷負電膜工業(yè)化發(fā)展具有深遠的意義。

在對膜表面進行改性的方法和技術(shù)中，紫外光接枝技術(shù)以其突出的優(yōu)點而越來越受到大家的青睞。在分離膜制成之后，對其表面進行改性，既可以改善膜的表面性能，如提高膜的選擇透過性、耐污染性、物理化學穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性等等，又可以保持本體性能不受影響，而且工藝簡單，便于操作，易于控制，設備投資少，是有望實現(xiàn)工業(yè)化的改性技術(shù)，因而具有較大的研究價值和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的是針對現(xiàn)有的制備荷負電膜的不足，提供一種紫外輻照接枝制備荷負電膜的方法，該方法選用具有特殊性質(zhì)的新荷電劑，在紫外光輻照作用下，使荷負電劑接枝到基膜，改善基膜的性能。

本發(fā)明實現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：一種紫外輻照接枝制備荷負電膜的方法，包括如下步驟：

步驟1：在溶劑中配制重量濃度為5％～60％的荷電劑溶液；

所述的溶劑為丙酮、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、水、乙醇中的一種或幾種；

所述的荷電劑為含氟陰離子，其結(jié)構(gòu)式為XC_nF_2nOC_mF_2mSO₃^-G⁺，X為鹵素離子，G為氫離子或金屬離子，n、m是1到40的整數(shù)，包括1和40；

步驟2：將主鏈或側(cè)鏈帶有羰基或磺?；幕け砻婢鶆蚋采w一層步驟1得到的荷電劑溶液，然后放在紫外輻照光源下，在空氣、氮氣或惰性氣體氣氛中進行輻照接枝，使荷電劑接枝到基膜；

步驟3：接枝反應完成后，洗滌除去基膜表面未反應的殘留荷電劑和均聚物，得到荷負電膜。

所述的基膜包括但不限于聚醚砜、聚砜、聚芳砜、聚醚酮及其衍生物。

所述的紫外輻照光源包括高壓汞燈或低壓汞燈，其功率優(yōu)選為200W～800W。

所述的紫外輻照光源輻照基膜時，與基膜的距離優(yōu)選為0.5cm～50cm。

所述的紫外輻照光源的輻照時間優(yōu)選在0.5min～30min之內(nèi)；

所述的步驟2中，基膜表面均勻覆蓋一層荷電劑溶液的方法包括但不限于浸漬法、旋涂法、刮涂法等中的一種或幾種。

接枝反應完成后，洗滌除去基膜表面未反應的殘留荷電劑和均聚物的方法包括但不限于溶劑抽提、超聲洗滌、沖洗等方法。

綜上所述，本發(fā)明選用具有光活性的高分子聚合物膜，即主鏈或側(cè)鏈帶有羰基或磺?；幕?，選用結(jié)構(gòu)式XC_nF_2nOC_mF_2mSO₃^-G⁺的含氟陰離子(其中，X為鹵素離子，G為氫離子或金屬離子，n、m是1到40的整數(shù)，包括1和40)為功能性荷電劑，利用紫外光輻照接枝的方法，將功能性荷電劑接枝到基膜表面，得到荷負電膜，以改善基膜的性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的荷負電膜的制備方法不使用光引發(fā)劑，因而不存在引發(fā)劑殘基引起的環(huán)境污染問題；同時，該制備方法具有工藝簡單、操作方便、加工速度快、處理效果好的優(yōu)點，因此是一種低成本、高效率、綠色環(huán)保的方法，具有廣泛的工業(yè)化應用前景。

附圖說明