[發明專利]一種改性納米二氧化硅和PVDF微濾膜及其用途

有效

• 申請號: 201710316605.5
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107200848B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 張干偉;白仁碧;沈舒蘇;周曉吉;鄧揚
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01D71/34;B01D67/00;B01D61/14;B01D17/022;C02F1/40;C02F1/44
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭煒綿

1.一種改性納米二氧化硅的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將納米二氧化硅分散在無水有機溶劑中，加入氨基硅烷偶聯劑，在氮氣保護下加熱至有機溶劑沸騰，然后恒溫回流反應，之后將產物洗滌、真空干燥，得到氨基化二氧化硅；

(2)將步驟(1)的氨基化二氧化硅分散在石蠟中，然后加入去離子水，在1600rpm下快速攪拌1h，然后冷卻到室溫，用去離子水洗滌石蠟固體顆粒5次以上，得到表面覆蓋氨基化二氧化硅的石蠟球；

(3)將步驟(2)的表面覆蓋氨基化二氧化硅的石蠟球分散在無水有機溶劑中，加入酸捕捉劑，在冰水浴條件下滴入溴代烷基酰溴或溴代烷基酰氯；取消冰水浴，自然升溫至20-30℃下反應4h，然后將產物沉淀洗滌、用氯仿溶解石蠟并洗滌納米二氧化硅，真空干燥，得到二氧化硅引發劑；

(4)將單體、占單體摩爾量1/500-1/50步驟(3)的二氧化硅引發劑、占單體摩爾量1/500-1/50的溴化亞銅、占單體摩爾量1/500-1/25的配基與溶劑混合，混合體系除氧后在50-100℃下聚合反應5-48h，然后將反應產物沉淀洗滌、真空干燥后得到聚合物接枝二氧化硅；

(5)將步驟(4)的聚合物接枝二氧化硅分散在α-甲氧基-ω-羧基聚乙二醇溶液中，攪拌2-10h，蒸發除去溶劑后的納米二氧化硅顆粒接枝產物在150℃干燥處理2h，將納米二氧化硅顆粒接枝產物分散在溶劑中并多次洗滌以除去沒有接枝上的α-甲氧基-ω-羧基聚乙二醇，然后將產物干燥后得到所述的改性納米二氧化硅；

步驟(4)所述的單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸丁酯中的一種；

步驟(4)所述的配基為五甲基二乙烯三胺、4,4'-聯吡啶或4,4'-二壬基-2,2'-聯吡啶中的一種。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

步驟(1)所述的氨基硅烷偶聯劑結構式為Y(CH₂)nSiX₃；其中，n＝1-3；X為氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧乙氧基或乙酰氧基中的一種；Y為氨基；

步驟(1)所述的氨基硅烷偶聯劑與二氧化硅的質量比為1:1-10:1；

步驟(2)所述的氨基化二氧化硅與石蠟的質量比為1:1-1:10。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

步驟(3)所述的酸捕捉劑為有機胺類；

步驟(3)所述的酸捕捉劑與表面覆蓋氨基化二氧化硅的石蠟球的質量比為1:5-5:1；

步驟(3)所述的溴代烷基酰溴或溴代烷基酰氯與表面覆蓋氨基化二氧化硅的石蠟球的質量比為1:1-1:10。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(5)所述的聚合物接枝二氧化硅與α-甲氧基-ω-羧基聚乙二醇的質量比為1:1-1:10。

5.一種改性納米二氧化硅，其特征在于：是由權利要求1-4任一項所述的方法制得。

6.一種PVDF微濾膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將聚偏氟乙烯和添加劑分散在溶劑中，在室溫下攪拌并充分溶解；加入權利要求5所述的改性納米二氧化硅，繼續攪拌8～24小時，然后超聲脫泡10～100min，得到均相無泡的鑄膜液；

(2)將上述均相無泡的鑄膜液流延在玻璃板上，刮成均勻薄膜，浸入溫度為10～80℃的凝固浴恒溫水槽中，鑄膜液經過凝膠、固化，并且置于凝固浴中5～24小時，再放置蒸餾水中浸泡24～36小時，用蒸餾水充分漂洗后在室溫下晾干即制得納米二氧化硅改性PVDF微濾膜。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：

步驟(1)所述的添加劑為甘油、聚乙烯吡咯烷酮、乙醇或丙酮中的一種；

步驟(1)所述的改性納米二氧化硅與聚偏氟乙烯的質量比為1:1-1:20。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：步驟(2)所述的薄膜厚度為10-200μm。