[發明專利]一種水性聚氨酯滲透汽化膜的制備方法

在審

• 申請號: 201710705157.8
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107501507A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 陳培龍;何敏
• 申請（專利權）人: 四川金和成科技有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/12;C08J5/18;C08L75/06;B01D61/36;B01D71/54;B01D67/00
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技術領域

本發明涉及管道、儲罐保冷材料技術領域，且特別涉及一種水性聚氨酯滲透汽化膜的制備方法。

背景技術

在化學工業中，通常使用苯加氫制備環己烷，因此將環己烷產品中殘留的苯進行分離顯得非常重要。而苯和環己烷在分子大小、極性、物理和化學性質等方面非常接近，沸點也相差很小，而會形成共沸體系而無法通過常規精餾進行有效分離。現在常用的共沸精餾、萃取精餾等方式普遍存在能耗大，投資成本高、流程復雜、需加入輔助試劑等缺點。

對于膜材料的選擇，通常參考幾種半經驗的理論，如溶度參數原則，極性相似和溶劑化原則等，而其根本原則是在于提高膜材料與被分離組分的親和性。

聚氨酯是一種軟硬段交替構成的嵌段聚合物，硬段提供交流以提高莫得耐溶劑性能，軟段則提供較好的滲透性能。現有研究中，PEA型聚氨酯膜并擁有滲透汽化分離苯/環己烷（質量比50/50）混合液，比較了二氨基二苯甲胺、聯苯胺、二氨基二苯醚、均苯四甲酸二酐等含有苯環的二胺作為擴鏈劑對膜性能的影響，發現以二氨基二苯甲胺為擴鏈劑制得的膜性能最好，40℃時滲透通量最大可達到26.35kg.um.m2.h^-1，分離因子為6.29。但該膜的制備選用芳香族異氰酸酯TDI作為硬段原料，制得的聚氨酯產品易黃變、品質較差;該膜制備過程中還要用到毒性較大的DMF作為溶劑，對環境產生不利影響。

因此，提供一種滲透汽化分離膜的制備方法，制成一種膜能夠對苯有較好的選擇性，實現對苯、環己烷混合體系的分離。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水性聚氨酯滲透汽化膜的制備方法，其旨在部分解決現有的苯/環己烷混合液分離困難、成本高，采用的分離膜易變質、且污染環境的技術問題。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出一種水性聚氨酯滲透汽化膜的制備方法，其包括：

A步驟：進行聚合處理，首先，將聚鄰苯二甲酸-1，6-己二醇酯二醇、脂肪族二異氰酸酯、二羥甲基丙酸、1，4-丁二醇、三羥甲基丙烷和催化劑二月硅酸二丁基錫在30℃至40℃下攪拌反應30分鐘，其次，升溫到75℃至80℃反應3小時至5小時，最后，降溫至30℃至40℃，加入三乙胺成鹽，在30℃至40℃下反應15 min至30min，得到基于苯酐聚酯多元醇親水性聚氨酯預聚體；

B步驟：進行擴鏈處理，首先，將A步驟中得到的聚氨酯預聚體攪拌混合，攪拌速度為200rpm至300rpm，攪拌時長為8 min至15 min，同時，在攪拌過程中保持在5℃至20℃，并加入去離子水，其次，加入二元胺作為擴鏈劑，繼續攪拌60 min 至90min，得到基于苯酐聚酯多元醇水性聚氨酯乳液；

C步驟：進行成膜處理，首先，首先，將B步驟中得到的聚氨酯乳液在水平放置的玻璃板表面上流延成膜，其次，待膜自然晾干后，將膜放入烘箱中，并在120℃下干燥至恒重，得到基于苯酐聚酯多元醇水性聚氨酯膜。

優選地，所述A步驟中，脂肪族二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯。

優選地，所述A步驟中，聚鄰苯二甲酸-1，6-己二醇酯二醇15.03g，異氟爾酮二異氰酸酯7.4g、二羥甲基丙酸1.1g，1，4-丁二醇0.45g、三羥甲基丙烷0.17g和催化劑二月硅酸二丁基錫0.05g。

優選地，所述A步驟中，加入三乙胺0.83g，在40℃下反應15 min。

優選地，所述B步驟中，二元胺為乙二胺。

優選地，所述B步驟中，乙二胺為0.3g。

本發明提供的水性聚氨酯滲透汽化膜的制備方法的有益效果是：

首先，上述制備方法采用脂肪族異氰酸酯和含有苯環的苯酐聚酯多元醇以及小分子多元醇、小分子二元胺等擴鏈劑逐步聚合制備水性聚氨酯膜，既解決了膜結構中苯環結構的引入問題，保證了膜對苯的親和性；同時又避免了芳香族二異氰酸酯制備的膜易黃變，品質差的問題。

其次，本發明方法制備的水性聚氨酯滲透汽化膜為致密膜，由于在軟段結構中使用了苯酐聚酯多元醇，使膜結構中具有苯環結構，對苯具有更好的選擇性。因此，本膜可良好地作為針對苯/環己烷體系的滲透氣化分離膜。

然后，經試驗測定，本發明方法制備的水性聚氨酯滲透汽化膜對50℃、含苯質量濃度為50%的苯/環己烷溶液分離因子最高可達到7.32，同時保持滲透通量為4.10kg.um.m2.h^-1，最大滲透通量可達17.02kg.um.m2.h^-1，此時分離因子為2.82，提高了分離效率。