[發明專利]一種三維多孔石墨烯過濾膜的加工涂裝工藝

有效

• 申請號: 201811544412.6
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN111318171B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 王曉慧;韓卓;劉璐;修長軍;宋春燕;孫恩呈;曲穎
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術檢測中心
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/02;B01D71/60;B01D69/12;B01D17/02
• 代理公司: 濟南智圓行方專利代理事務所(普通合伙企業) 37231
• 代理人: 張玉琳

1.一種三維多孔石墨烯過濾膜的加工涂裝工藝，其特征在于，包括如下步驟：

（1）氧化石墨烯與碳納米管水熱反應制得三維自組裝的石墨烯-碳納米管復合材料；

（2）石墨烯-碳納米管復合材料與多巴胺水熱反應包覆在基底上；

（3）在堿性條件下，通過邁克爾加成反應，將末端帶有巰基的聚合物P（MeO₂MA-co-OEGMA-SH），接枝在聚多巴胺-石墨烯-碳納米管材料包覆的基底上，形成超親水性三維多孔石墨烯過濾膜；

其中，所述步驟（2）具體為：

在石墨烯-碳納米管復合材料分散在水中制得混合分散液，在其中加入多巴胺超聲分散，配制成1- 3 mg/ml 石墨烯和0.5-1.5 mg/ml多巴胺的混合液，將基底懸掛在所述混合液中，在70-90℃條件下水熱反應10-14小時，反應結束后自然冷卻至室溫，冷凍干燥后基底上包覆有超輕多孔的聚多巴胺-石墨烯-碳納米管材料；

所述步驟（2）中，所述基底為不銹鋼網或陶瓷膜；

所述步驟（3）中，將P(MeO₂MA-co-OEGMA-SH)聚合物溶解于Bicine緩沖溶液，混合均勻；將聚多巴胺-石墨烯-碳納米管包覆的基底，懸掛于溶液中，室溫下攪拌18-36 h，即可得到石墨烯-高分子修飾的超親水性三維多孔石墨烯過濾膜。

2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述步驟（1）具體為：將氧化石墨烯分散到去離子水中形成濃度為2mg/ml的氧化石墨烯分散液，加入Tris-HCl緩沖液調節pH至8-10；然后將碳納米管加入到氧化石墨烯分散液中，在0-5℃的冰水浴中進行超聲分散30分鐘，所述氧化石墨烯和碳納米管的質量比為10:1-1:2；然后將分散液在180℃恒溫水熱反應12小時；反應結束以后，自然冷卻至室溫得到三維組裝的產物，然后冷凍干燥得到三維自組裝的石墨烯-碳納米管復合材料。

3.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述步驟（3）中，所述邁克爾加成反應在pH=8.0-9.0，0.05-0.15 M的Bicine緩沖溶液中進行。

4.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述聚合物P（MeO₂MA-co-OEGMA-SH）通過以下制備方法制備：

以2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯、寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯為單體，雙[2-(2’-溴代異丁酰氧基)乙基]二硫化物為引發劑，溴化亞銅為催化劑，2,2’-聯吡啶為配體，通過原子轉移自由基聚合反應，合成P(MEO₂MA-co-OEGMA-S-S-MEO₂MA-co-OEGMA)共聚物；

再利用三丁基膦作為還原催化劑，打斷聚合物中的二硫鍵，得到末端帶有巰基的P（MeO₂MA-co-OEGMA-SH）聚合物。

5.根據權利要求4所述的工藝，其特征在于，所述寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的分子量為475 g/mol。

6.根據權利要求4所述的工藝，其特征在于，所述單體2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯和寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的投料摩爾比為5：1-20:1，引發劑雙[2-(2’-溴代異丁酰氧基)乙基]二硫化物用量為單體2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯摩爾量的1/150-1/50，催化劑溴化亞銅用量為單體2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯摩爾量的1/50-1/15，配體2,2’-聯吡啶用量為催化劑摩爾量的0.5-3倍。

7.根據權利要求4所述的工藝，其特征在于，所述三丁基膦的用量為P(MEO₂MA-co-OEGMA-S-S-MEO₂MA-co-OEGMA)質量的1/4-1/2。