[發明專利]一種親水型聚砜/二氧化硅共混中空纖維膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201711025188.5
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107570021B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 何穎;姚勇;張敏敏;秦舒浩;張凱舟;龔維;付海
• 申請（專利權）人: 貴州師范大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/02;B01D69/08;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

本發明公開了一種親水型聚砜/二氧化硅共混中空纖維膜，包括15?20份聚砜、1.2?1.7份磺化聚砜、33?37份的聚乙二醇、42?48份N,N?二甲基乙酰胺及0.5?5份改性納米二氧化硅；所述的改性納米二氧化硅為采用γ?氨丙基三乙氧基硅烷經過超臨界二氧化碳處理改性的納米二氧化硅。本發明針對聚砜中空纖維膜性能中存在的問題，采用相轉化方法制備一種親水型的聚砜/二氧化碳共混中空纖維膜。通過選用γ?氨丙基三乙氧基硅烷通過超臨界二氧化碳處理使二氧化硅表面負載氨基功能團，使二氧化碳能夠更好的存在聚砜膜中，同時氨基功能團起到固定多巴胺的作用，改善聚砜中空纖維膜的綜合機械性能、親水性及抗污染性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其是一種親水型聚砜/二氧化硅共混中空纖維膜及其制備方法。

背景技術

聚砜(PSF)材料具有無毒、抗壓密性好、化學穩定性好、耐熱性高及pH適應范圍寬等優點，現已成為了現代工業中應用最廣泛的高分子膜材料。聚砜中空纖維膜親水性和抗污染性能較差，在實際應用中容易被污染，使膜通量下降，導致膜的使用壽命降低。為此，人們在膜材料中引入無機納米顆粒，如Al₂O₃，TiO₂，SiO₂，ZrO₂及碳納米管等，以善聚砜膜的親水性、強度、硬度及滲透性和抗污染性等性能。

發明內容

本發明的目的是：提供一種親水型聚砜/二氧化硅共混中空纖維膜及其制備方法，它顯著提供了聚砜膜的親水性，并且提高了力學強度，滲透性及抗污染性也非常優異，以克服現有技術的不足。

本發明是這樣實現的：親水型聚砜/二氧化硅共混中空纖維膜，按質量份數計算，包括以15-20份聚砜、1.2-1.7份磺化聚砜、33-37份的聚乙二醇、42-48份N,N-二甲基乙酰胺及0.5-5份改性納米二氧化硅；所述的改性納米二氧化硅為采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷經過超臨界二氧化碳處理改性的納米二氧化硅。

所述的聚乙二醇聚合度400-20000，磺化聚砜磺化度為15-30％；

親水型聚砜/二氧化硅共混中空纖維膜的制備方法，按上述質量份數取各組分，包括如下步驟：

1)分別將聚砜、磺化聚砜及改性納米二氧化硅在65-75℃下真空干燥12-24小時；

2)將干燥后的改性納米二氧化硅加入到N,N-二甲基乙酰胺中，再通過超聲方式使改性納米二氧化硅均勻分散在N,N-二甲基乙酰胺中；

3)然后將干燥后磺化聚砜、聚砜與聚乙二醇和混合，在60-80℃的條件下，充分攪拌10-15h，使其形成均相的鑄膜液，并進行真空脫泡，再通過噴絲板形成紡絲細流，紡絲細流從噴絲板噴出后經過空氣間隙后浸入凝固浴中，通過溶劑N,N-二甲基乙酰胺和非溶劑水的傳質交換而形成中空纖維膜；

4)將制備的中空纖維膜在蒸餾水中浸泡20-24h；然后將中空纖維膜在乙醇溶液中浸泡1-2h后取出，并立即浸泡在濃度為0.1-10g/L的多巴胺溶液中，浸泡時間為1-24h，浸泡溫度為25-70℃，制備得到親水型聚砜/二氧化硅共混中空纖維膜。

所述的噴絲板與凝固浴之間的空氣間隙的長度為1-20cm，空氣間隙的溫度為20-50℃，濕度≤50-80％。

所述的改性納米二氧化硅的制備是，先將納米二氧化硅和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比為100：1-20％；放入超臨界二氧化碳反應釜中，在反應溫度為40-50℃、反應壓強≥20MPa、反應時間為1-2h的條件下進行，反應完成后，卸壓，反復3-5次，得到改性納米二氧化硅。

所述的超聲方式的超聲波功率為50-300W，時間為0.5-5h。