[發明專利]一種用于制備分離膜的常溫選擇性溶脹開孔方法

有效

• 申請號: 202010011009.8
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111167316B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 汪勇;王延接;周潔梅
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/80
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 劉俊玲

本發明提供一種用于制備分離膜的常溫選擇性溶脹開孔方法，包括：將兩親嵌段共聚物致密膜在15?30℃下用復合溶脹劑處理1min?24h，然后去除殘余溶劑，室溫放置干燥得到雙連續多孔結構的兩親嵌段共聚物分離膜；復合溶脹劑由60?96％的第一溶脹劑和4?40％的第二溶脹劑構成，第一溶脹劑為醇類溶劑，第二溶脹劑選自1,4?二氧六環、甲苯、苯乙烯或四氫呋喃等試劑中的任意一種或兩種以上的混合物。本發明的方法使得選擇性溶脹開孔這一方法在常溫便可實現，減少了制膜過程中的能量消耗；該方法具有普適性，可廣泛用于多種兩親嵌段共聚物的開孔過程；通過調節溶脹劑中溶劑的組成以及溶脹劑中第二溶脹劑的含量可以調控溶脹程度以及形貌。

技術領域

本發明屬于多孔材料及分離膜技術領域，具體涉及一種用于制備分離膜的常溫選擇性溶脹開孔方法。

背景技術

嵌段共聚物是由兩種或兩種以上熱力學不相容的均聚物鏈段通過共價鍵連接而成的特殊聚合物。由于嵌段共聚物各鏈段之間的熱力學不相容性，在一定條件下嵌段共聚物會發生微觀尺度上的相分離，即微相分離。微相分離所形成的分散相相區一般在～5-50nm范圍，如將該相區以一定的方式轉變為孔道即可獲得孔徑在～5-50nm的介孔結構。該特點賦予嵌段共聚物在水處理方面的廣泛應用，尤其是在大分子蛋白質及納米顆粒等物質分離的超濾膜領域。

將微相分離后的嵌段共聚物應用到膜分離領域首先需要解決的是致孔問題，即如何將所形成的分散相微區轉化為孔道結構，形成連續的傳質通道。傳統的方式是將不穩定的分散相以化學方式刻蝕移除形成空穴，從而留下主體相作為分離基質。但該方式所需致孔條件苛刻，且僅對特定的嵌段共聚物有效，極大程度限制了該方式的實用性。近年來，選擇性溶脹作為一種條件相對溫和且無化學反應的致孔方式在嵌段共聚物制膜方面引起關注。但通常溶脹發生在相對高溫(50℃-80℃)環境，能量消耗大，還存在由于加熱溶劑造成的環境和安全隱患，而且不利于溫度敏感型嵌段共聚物的溶脹成孔。因此，亟待發展在常溫條件下的選擇性溶脹成孔方法，從而推動實現嵌段共聚物選擇性溶脹制備分離膜的規模化應用。

發明內容

本發明針對目前選擇性溶脹需高溫能耗較高的問題，提出了使用混合溶劑為溶脹劑的常溫選擇性溶脹快速開孔的方法。

本發明的技術方案為：

一種用于制備分離膜的常溫選擇性溶脹開孔方法，包括：

將兩親嵌段共聚物致密膜在15-30℃下用復合溶脹劑處理1min-24h，去除殘余溶劑后室溫放置干燥，得到雙連續多孔結構的兩親嵌段共聚物分離膜；

所述的復合溶脹劑，按體積分數計，由60-96％的第一溶脹劑和4-40％的第二溶脹劑構成；所述的第一溶脹劑為醇類溶劑；所述的第二溶脹劑選自甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、四氫呋喃、1,4-二氧六環中的任意一種或兩種以上的混合物。

本發明優選的方案中，所述的第二溶脹劑選自甲苯、苯乙烯、二氯甲烷、四氫呋喃或1,4-二氧六環中的任意一種或兩種以上的混合物；最優選1,4-二氧六環。

本發明優選的方案中，所述的溫度為20℃。

本發明優選的方案中，所述的處理時間為5-30min或4h-8h。

本發明的方案中，所述的用復合溶脹劑處理可以是現有的多種方式，既可以是將所述的致密膜浸沒在所述的復合溶脹劑中，也可以是將所述的復合溶脹劑涂抹于所述的致密膜表面。

本發明優選的一種方案中，所述的復合溶脹劑處理是將所述的致密膜浸沒在所述的復合溶脹劑中；且所述的復合溶脹劑中，第二溶脹劑所占體積分數為12％-24％，優選占12-16％的體積分數；最優選占12％的體積分數。

本發明更優選的一個實施方式中，所述的溶劑為乙醇與1,4-二氧六環，其中1,4-二氧六環的體積分數為12％；處理溫度為20℃；處理時間為8h。