[發(fā)明專利]一種自組裝技術(shù)原位生成無(wú)機(jī)納米粒子雜化膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210320750.8
• 申請(qǐng)日: 2012-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN102824856A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)樹蘭;汪林;申雅源;郭紅霞;張國(guó)俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D69/12
• 分類號(hào): B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜的制備，特別是利用自組裝技術(shù)原位生成無(wú)機(jī)納米粒子，制備粒子分散均勻的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化滲透汽化膜，屬于雜化膜技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著膜技術(shù)的快速發(fā)展，膜材料的研究受到廣泛重視。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜既具有無(wú)機(jī)膜的穩(wěn)定性，又具有有機(jī)官能團(tuán)所賦予的表面特性，是一類應(yīng)用非常廣闊的膜材料。目前，一般采用的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜制備方法有溶膠凝膠法、共混法、原位聚合法等，但大多用于多孔膜的制備，對(duì)于致密的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化滲透汽化膜的制備還處于實(shí)驗(yàn)室階段，因此，發(fā)展有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化新方法具有重要的科學(xué)意義。

納米粒子的平均粒徑小、表面原子多、比表面積大、表面能高，導(dǎo)致其性質(zhì)既不同于單個(gè)原子、分子，又不同于普通的顆粒材料，因而顯示出獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)。在有機(jī)聚合物中引入無(wú)機(jī)納米粒子，不僅能較好的提高膜的物化穩(wěn)定性，也可以很好地改善膜的性能，提高膜的通量。

最常見的引入無(wú)機(jī)組分的方法是共混法，即將納米無(wú)機(jī)粒子與有機(jī)高分子以溶液、乳液或熔融形式共混制得制膜液，再進(jìn)行成膜。該方法適合于各種形態(tài)的無(wú)機(jī)物。但是此方法得到的納米雜化膜中，納米粒子容易出現(xiàn)分布不均勻、易團(tuán)聚的情況。

而將聚合物與可溶性的無(wú)機(jī)分子前驅(qū)體在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙猓篃o(wú)機(jī)有機(jī)組分在溶劑中溶解并混合均勻，將前驅(qū)體溶液或前驅(qū)體與聚電解質(zhì)的混合液與相反電荷的聚電解質(zhì)反應(yīng)，在制膜過(guò)程中原位生成無(wú)機(jī)納米粒子。該種方法由于聚合物具有控制納米顆粒直徑和穩(wěn)定納米顆粒防止其發(fā)生團(tuán)聚的作用，膜中原位生成的無(wú)機(jī)粒子，顆粒大小均勻且分散性較好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種自組裝技術(shù)原位生成無(wú)機(jī)納米粒子制備得到的聚合物雜化膜，可用于滲透汽化分離領(lǐng)域。該膜具有多層聚電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，且膜中無(wú)機(jī)納米粒子通過(guò)原位法生成，具有較好的分散性，可以有效改善膜的性能。

本發(fā)明的一種自組裝技術(shù)原位生成無(wú)機(jī)納米粒子雜化膜的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

a)將聚陽(yáng)離子電解質(zhì)、聚陰離子電解質(zhì)分別加入到溶劑中，攪拌均勻，制得聚陽(yáng)離子制膜液、聚陰離子制膜液；

另將無(wú)機(jī)納米粒子的前驅(qū)體溶液加入到聚陽(yáng)離子制膜液或聚陰離子制膜液，磁力攪拌1-4h，制得含前驅(qū)體的聚陽(yáng)離子制膜液、含前驅(qū)體的聚陰離子制膜液；

b)使基膜荷上負(fù)電或正電后，在0.05~0.5Mpa壓力作用下，對(duì)應(yīng)將步驟(a)中聚陽(yáng)離子制膜液或聚陰離子制膜液在基膜表面動(dòng)態(tài)過(guò)濾10~60分鐘，使聚陽(yáng)離子或聚陰離子在膜表面或孔內(nèi)被截留，形成聚陽(yáng)離子或聚陰離子薄膜層；

c)將步驟(b)的膜片用去離子水漂洗并烘干；

d)在0.05~0.5Mpa壓力作用下，對(duì)應(yīng)將步驟(a)中聚陰離子制膜液或聚陽(yáng)離子制膜液在步驟(c)的膜片表面動(dòng)態(tài)過(guò)濾10~60分鐘，使聚陰離子或聚陽(yáng)離子與膜片上的聚陽(yáng)離子或聚陰離子反應(yīng)；

e)將步驟(d)的膜片用去離子水漂洗并烘干；

f)將聚陽(yáng)離子、聚陰離子制膜液對(duì)應(yīng)替換為步驟(a)中含前驅(qū)體的聚陽(yáng)離子制膜液、含前驅(qū)體的聚陰離子制膜液，按照步驟(b)~(e)重復(fù)1-10次；

g)步驟(f)中膜片表面形成無(wú)機(jī)納米粒子雜化有機(jī)聚合物多層膜。

一種自組裝技術(shù)原位生成無(wú)機(jī)納米粒子雜化膜的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

（1）將聚陽(yáng)離子電解質(zhì)、聚陰離子電解質(zhì)分別加入到溶劑中，攪拌均勻，制得聚陽(yáng)離子制膜液、聚陰離子制膜液；將前驅(qū)體溶于溶劑中，攪拌均勻，配制前驅(qū)體溶液；

（2）使基膜荷上負(fù)電或正電后，在0.05~0.5Mpa壓力作用下，對(duì)應(yīng)將步驟(1)中聚陽(yáng)離子制膜液或聚陰離子制膜液在基膜表面動(dòng)態(tài)過(guò)濾10~60分鐘，使聚陽(yáng)離子或聚陰離子在膜表面或孔內(nèi)被截留，形成聚陽(yáng)離子或聚陰離子薄膜層；

（3）將步驟(2)的膜片用去離子水漂洗并烘干；

（4）在0.05~0.5Mpa壓力作用下，對(duì)應(yīng)將步驟(1)中聚陰離子制膜液或聚陽(yáng)離子制膜液在步驟(3)的膜片表面動(dòng)態(tài)過(guò)濾10~60分鐘，使聚陰離子或聚陽(yáng)離子與膜片上的聚陽(yáng)離子或聚陰離子反應(yīng)；

（5）將步驟(4)的膜片用去離子水漂洗并烘干；

（6）在0.05~0.5MPa壓力作用下，將步驟(1)中前驅(qū)體溶液在步驟（5）的膜片表面動(dòng)態(tài)過(guò)濾10~60分鐘，使前驅(qū)體在膜表面或孔內(nèi)被截留，形成前驅(qū)體薄層；

（7）將步驟(6)的膜片用去離子水漂洗并烘干；