[發明專利]高溶膠含量Mullite-聚醚砜雜化分離膜的制備

無效

• 申請號: 201210085124.5
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102600740A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 馬敬紅;劉朋超;朱軼錚;聶淼杰;龔靜華;楊曙光;徐堅
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/02;B01D67/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬于聚醚砜-無機復合膜的制備領域，特別涉及一種高溶膠含量Mullite-聚醚砜雜化分離膜的制備。

背景技術

聚醚砜(PES)是英國ICI公司在1972年開發的一種綜合性能優異的非晶性熱塑性高分子材料，是目前的大應用的為數不多的特種工程塑料之一。PES的玻璃化溫度高達225℃，在130～140℃的熱水和水蒸汽中，結構不會受到破壞，其結構式如下：

聚醚砜具有優良的耐熱性能、物理機械性能、絕緣性能和生物相容性，特別是具有可以在高溫下連續使用和在溫度急劇變化的環境中仍能保持性能穩定等突出優點。常作為超濾、納濾膜材料，在水處理、生物醫學和食品領域的分離和純化方面具有廣泛的應用。但是PES膜疏水性強，在處理水基體系時膜阻力大、通量小且易被污染，必須通過親水化改性來提高膜的抗污染能力和降低膜過程運行的動力消耗。

莫來石(Mullite)又稱富鋁紅柱石，是一種鏈狀硅酸鹽礦物，屬于斜方晶系，它是Al₂O₃-SiO₂二元系統中唯一穩定的化合物。莫來石具有出眾的物理化學性能，如很高的熱穩定性，耐熱度最高可達1790℃以上；較低的熱膨脹和熱傳導系數，同時高溫下抗蠕變性能優異、耐腐蝕，力學強度和韌性較高，其它常見的陶瓷材料在某些方面不能和莫來石相比。所以莫來石被視為絕佳的耐火材料尤其是在空氣或富氧環境中有著其它非氧化物材料無法比擬的優勢。

有機-無機雜化膜在有機基體中引入無機組分，使其兼有有機膜和無機膜的雙重優點，成為了目前的膜材料改性的主要方向之一。目前，文獻報道的聚醚砜-無機復合膜常用的無機納米粒子有二氧化鈦，氧化鋁、氧化硅等，但是由于此種方法是將無機納米顆粒直接添加在鑄膜液中，無機顆粒只是簡單的分散在聚醚砜溶液中，在提高聚醚砜的性能上效果并不顯著，此外，這種方法對無機顆粒的粒徑要求較高，且分散無機顆粒耗時長，易團聚。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高溶膠含量Mullite-聚醚砜雜化分離膜的制備方法，該方法簡單，成本低，對設備的要求不高，制備的Mullite-聚醚砜雜化分離膜中溶膠含量高，溶膠中氧化物含量范圍可調。

本發明的一種高溶膠含量Mullite-聚醚砜雜化分離膜的制備方法，包括：

(1)制備莫來石(Mullite)溶膠：

將可溶鋁鹽溶解于可溶聚醚砜的溶劑中，用酸調節溶液的pH值為1～3，然后加入鋁醇鹽，反應10-40min后，加入硅酯，常溫下水解12-36h，最后于75-85℃進行縮聚反應10-60h，得到Mullite溶膠，旋轉蒸發待用；

(2)制備鑄膜液：

將聚醚砜溶解于溶劑中，在攪拌狀態下加入步驟(1)得到的Mullite溶膠，攪拌2～5h，室溫下靜置脫泡，得鑄膜液；

(3)制膜：

將上述鑄膜液制備成膜，靜置后浸入凝固浴中，在去離子水中浸泡后，取出烘干即得Mullite-聚醚砜雜化膜。

步驟(1)中所述的可溶聚醚砜的溶劑為N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)中的一種或幾種。

步驟(1)中所述的可溶鋁鹽為AlX₃(X＝F-、Cl-、Br^-、I-)、Al(NO₃)₃、Al₂(SO₄)₃、醋酸鋁中的一種或幾種。

步驟(1)中所述的鋁醇鹽為異丙醇鋁、乙醇鋁、正丁醇鋁、仲丁醇鋁、叔丁醇鋁中的一種或幾種。

步驟(1)中所述的硅酯為硅酸甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的一種或幾種。

步驟(1)中所述的酸為鹽酸、硝酸、硫酸、醋酸中的一種或幾種。

步驟(1)中所用的可溶鋁鹽、鋁醇鹽和硅酯中Al與Si的摩爾比為3∶1。

步驟(2)中所述的溶劑為N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)的一種或幾種。

步驟(2)中所述的聚醚砜的用量占鑄膜液重量的12.5～25％；所述的mullite溶膠中氧化物含量占聚醚砜質量的1％～90％。

步驟(3)中所述的制備成膜所用的制備方法為刮膜法、干-濕法紡絲技術、濕法紡絲技術或離心澆鑄法。