[發明專利]聚醚砜溫度刺激響應膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410532365.9
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104307389A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 駱楓;褚良銀;謝銳;劉壯;巨曉潔;汪偉
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵;郭萍

技術領域

本發明屬于溫度刺激響應膜領域，特別涉及聚醚砜溫度刺激響應膜及其制備方法。

背景技術

溫度刺激響應膜的滲透性能可響應外界溫度變化的刺激發生自調控，該類膜在控釋系統、分離過程、開關閥等領域具有極大的潛在應用價值。現有的溫度刺激響應膜的制備方法主要有：(1)制備膜基材物質與溫敏物質的嵌段聚合物，然后通過浸沒誘導相分離法(Liquid-induced?phase?separation，簡稱LIPS)制膜，該方法制備膜的機械性能不佳，隨著膜中溫敏物質含量的增加，膜的機械性能會減弱，且嵌段聚合物的制備方法復雜，嵌段聚合度、均一性難以控制，致使其工業放大前景不明朗。(2)在鑄膜液中共混入聚N-異丙基丙烯酰胺(poly(N-isopropyl?acrylamide))，簡稱PNIPAM)納米凝膠，然后利用LIPS法制膜。Wang,G.等公開了一種制備聚醚砜溫度刺激響應膜的方法，該方法在鑄膜液中共混入溫敏物質PNIPAM納米凝膠得到鑄膜液，然后將鑄膜液在玻璃板上鑄膜制成液膜，將載液膜的玻璃板浸沒在5℃的去離子水凝固浴中制膜(見Wang,G.,Xie,R.,Ju,X.J.&Chu,L.Y.Chem.Eng.Technol.35,2015-2022,(2012).)。由于該方法的操作簡單，具有工業放大前景，但該方法制備的聚醚砜溫度刺激響應膜為非對稱膜，膜上具有大量的指狀孔，指狀孔的一側帶有很薄的皮層(見圖1)，此種結構的膜存在以下不足：①由于膜中存在指狀孔的一側為非連續結構，因而膜中只有指狀孔一側很薄的皮層為連續結構，這導致膜存在力學缺陷，其機械性能不佳；②由于指狀孔部分孔隙過大且不連續，因而在使用過程中，整個膜主要靠指狀孔一側的薄皮層起截留物質的作用，而且，只有分布在所述皮層中的溫敏物質在響應溫度刺激后會對膜通量造成影響，但該皮層非常薄，其中能容納的溫敏物質也十分有限，導致該膜溫度響應能力很弱；③隨著膜中溫敏物質含量的增加，指狀孔一側的皮層中微孔數量增加，膜通量明顯增大，但溫敏物質含量的增加所帶來的控制高低溫膜通量變化能力增大的效應小于通量本身提升的效果，導致高低溫通量變化差異變小，即膜的溫度響應能力變弱。上述缺點嚴重限制了該方法所制備的膜的應用。此外，該方法在5℃的凝固浴中進行液膜凝固，由于凝固浴溫度較低，導致工業生產時能耗過高，存在著生產成本過高的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供聚醚砜溫度刺激響應膜及其制備方法，該方法不但能夠同時提升聚醚砜溫度刺激響應膜的膜通量、溫度響應能力和機械性能，而且工藝簡單，易于實現工業化生產。

本發明所述聚醚砜溫度刺激響應膜的制備方法，步驟如下：

(1)將聚N-異丙基丙烯酰胺納米凝膠干粉加入N-甲基吡咯烷酮中并混合均勻，然后加入聚醚砜，混合均勻形成鑄膜液，再對鑄膜液進行脫氣；所述聚醚砜與N-甲基吡咯烷酮的質量比為(15～20):100，所述N-異丙基丙烯酰胺納米凝膠干粉與聚醚砜的質量比為(4.25～17):100；

(2)將步驟(1)所得脫氣鑄膜液傾倒在鑄膜平板上，然后用刮膜機將鑄膜液制成連續均勻的液膜，將載有液膜的鑄膜平板在20～30℃、相對濕度為60～80％的條件下靜置至少20min，繼后將載有液膜的鑄膜平板放入溫度為室溫的水中浸泡至液膜完全凝固，將凝固后的膜在水中洗滌以去除N-甲基吡咯烷酮，最后將洗滌后的膜干燥，即得聚醚砜溫度刺激響應膜。

上述方法的步驟(1)中，對鑄膜液脫氣的操作為：將鑄膜液密封靜置24～48h，然后去掉鑄膜液的密封并將鑄膜液放入真空干燥設備中，在室溫抽真空至鑄膜液中的氣泡完全除去。上述方法的步驟(1)中，N-異丙基丙烯酰胺納米凝膠干粉與聚醚砜的質量比為(12.75～17):100。

上述方法的步驟(2)中在制備液膜時，控制刮膜機的刮刀與鑄膜平板的距離為180～250μm，所述鑄膜平板為玻璃平板、陶瓷平板或者聚酯平板。

由于空氣的相對濕度會有所波動，因此上述方法的步驟(2)中采用刮膜機將鑄膜液制成連續均勻的液膜后，最好盡快將載有液膜的鑄膜平板放入溫度為20～30℃、相對濕度為60～80％的恒溫恒濕環境中。

上述方法中，所述聚醚砜的含水量最好低于2％。