[發明專利]一種具有持久超疏水改性聚丙烯中空纖維膜的制備方法

無效

• 申請號: 201210181571.0
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102688704A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 唐葉紅;黃小軍
• 申請（專利權）人: 蘇州市新能膜材料科技有限公司
• 主分類號: B01D71/26
• 分類號: B01D71/26;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種對聚丙烯中空纖維膜材料進行超疏水改性的方法，具體涉及一種具有持久超疏水改性聚丙烯中空纖維膜的制備方法。

背景技術

全球過量的二氧化碳排放是造成溫室效應加劇的主要原因之一。目前我國二氧化碳的排放總量已超過美國，居世界第一位；在這其中，火力發電站排放的二氧化碳占我國二氧化碳排放總量的40%?以上。采用乙醇胺溶液捕集與吸收液循環再生技術是實現二氧化碳捕集進之有效的方法之一。該技術主要過程為：以乙醇胺溶液為吸收液，對煙道氣中的二氧化碳進行吸收分離，再將富集了二氧化碳的乙醇胺溶液在高溫高真空度的條件下進行處理，實現乙醇胺吸收溶液的循環再生。在整個二氧化碳捕集流程中，乙醇胺溶液的再生至關重要，如果不能有效地將乙醇胺溶液中的二氧化碳提取出來，該溶液就不能循環利用，二氧化碳也就不能得到有效收集。通過高溫高真空度可以實現乙醇胺吸收液的再生，但該過程能耗大，會給發電站帶來沉重的經濟負擔。即便是目前比較先進的可以將煤炭燃料通過與水的反應轉化為氫氣燃料的IGCC技術，也會給火力發電站帶來巨大的經濟負擔。

采用基于聚合物分離膜接觸器技術對二氧化碳吸收乙醇胺溶液進行再生被認為是最有前景的二氧化碳捕集方法之一。將富集了二氧化碳的乙醇胺溶液通入膜接觸器，實現二氧化碳的捕集與乙醇胺溶液的再生。采用聚合物分離膜將二氧化碳從乙醇胺溶液中高效分離，可以有效降低二氧化碳的捕集成本并節約能源。聚合物分離膜接觸器對富含二氧化碳的乙醇胺溶液再過程中，由于膜材料的表面不可避免地會被逐漸潤濕，膜孔被乙醇胺溶液堵塞進而逐漸喪失二氧化碳脫除功能。因此，聚合物分離膜接觸器捕集分離二氧化碳的關鍵技術為超疏水性膜材料的制備。由于現有的聚合物膜材料易被潤濕，使用時間短、回收效率低。因此，?有必要對現有聚合物膜材料進行表面超水改性，賦予其優異的超疏水性能、高耐水壓、持久性難被水浸潤，高透氣性能，提高分離膜的工作效率。

聚丙烯是一類價格低廉、具有優良的化學穩定性和熱穩定性的聚合物材料，由其制備的聚丙烯中空纖維膜已被廣泛應用于工業、農業、醫藥、環保等領域，對于節約能源、提高效率、凈化環境等做出了重要貢獻。雖然聚丙烯中空纖維膜表面具有一定的疏水性能，但與水溶液長期接觸后，聚丙烯膜材料的表面仍不可避免地會被逐漸潤濕，膜孔被溶液堵塞。采用一些具有優異疏水性能的改性劑對聚丙烯中空纖維膜表面進行改性，利用引入超疏水功能基團提高聚丙烯膜表面疏水性能，有望將聚丙烯中空纖維膜應用于膜法接觸器二氧化碳捕集，進一步拓展聚丙烯膜材料的應用領域。

發明內容

本發明主要是克服聚丙烯膜用于膜接觸器對富含二氧化碳的乙醇胺溶液再過程中，由于膜材料的表面不可避免地會被逐漸潤濕，膜孔被乙醇胺溶液堵塞進而逐漸喪失二氧化碳脫除功能這一技術缺陷，提供一種對聚丙烯中空纖維膜進行超疏水改性方法。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種具有持久超疏水改性聚丙烯中空纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）、將含不飽和雙鍵的氟酯和含長烷基鏈的丙烯酸酯、二硫醇和光引發劑溶于乙醇溶液中，制備改性溶液；

（2）、將聚丙烯膜材料置于介質阻擋放電的兩放電電極之間，通入惰性氣體，進行常壓介質阻擋放電等離子體處理；?

（3）、將步驟（2）所述處理后的聚丙烯膜材料浸泡在步驟（1）所述改性溶液中，同時進行紫外光輻照1~40分鐘，最后利用去離子水清洗并在室溫下晾干，即制得氟酯和含長烷基鏈的丙烯酸酯表面接枝聚合和表面交聯改性的超疏水改性聚丙烯膜材料。

上述步驟（1）中的含不飽和雙鍵的氟酯可以為丙烯酸(N-甲基全氟磺酰胺基)乙酯C_nF_2n+1SO₂N(CH₃)CH₂CH₂OCOCH=CH₂，其中，n=6,?8,?10和12；全氟烷基乙基丙烯酸酯C_mF_2m+1CH₂CH₂OCOCH=CH₂，其中，m=6,?8,?10和12。

上述步驟（1）中含長烷基鏈的丙烯酸酯可以為十二烷基丙烯酸酯、十四烷基丙烯酸酯、十六烷基丙烯酸酯或十八烷基丙烯酸酯。

上述步驟（1）中的二硫醇為乙二硫醇、1,4-丁二硫醇或1,6-己二硫醇。

上述步驟（1）中的光引發劑為二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、安息香二甲醚、二苯甲酮、噻噸酮、樟腦醌。