[發明專利]一種同時構筑納米孔結構和表面電性的制膜方法

有效

• 申請號: 202010133938.6
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111282441B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 孫世鵬;夏前程;樊凡;季銘;王悅;王振遠
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D61/02
• 分類號: B01D61/02;B01D67/00;B01D69/06;B01D69/08;B01D71/64
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本發明提供了一種修飾劑的官能團預保護策略（“糖衣”保護法），將膜成型和化學修飾同時進行；且能夠協同構建膜的納米結構和表面荷電性，實現一步法對分離膜的高效構建。更具體的是，首先將聚合物和修飾劑共同配制鑄膜液，為了避免在預混過程中聚合物與修飾劑提前反應凝膠化現象的發生，在共混前對修飾劑的反應官能團進行預保護；隨后在凝固浴中對其進行脫保護，釋放出的修飾劑與聚合物發生化學修飾反應，膜的相轉化同時發生；并在這一過程中，巧妙地設計了伴隨反應以產生小分子氣體，用于膜的傳輸通道構建，取代了致孔劑，從而一步法制膜。

技術領域

本發明涉及一種納濾膜的制備方法，屬于分離膜材料制備技術領域。

背景技術

結合膜相轉化與化學修飾過程，一步法制膜是一種可行的方法。近年來國內外研究日益增多，一般可分為兩類：（1）凝固劑中引入修飾劑。首先在平板膜中得到實現。在Vanherck[1]和Cihano?lu等人[2]的研究中，通過將交聯劑添加到水凝固浴中，在相轉化過程中進行交聯反應，而不是在膜形成后進行交聯，從而消除了額外的溶劑生產步驟。此外，通過一步共擠出工藝，提出了“噴絲頭里的化學反應”的概念[3-5]。其主要原理是將交聯劑或單體預混在芯液中，使化學反應和相轉化在紡絲過程中同時發生；（2）交聯劑預混于鑄膜液中。與后處理修飾反應相反，將二胺類修飾劑預先添加到鑄膜液中，隨后在凝固浴中相轉化和化學修飾同時進行。Zhao[6]、Shao[7]、Nistor[8]和Powell等人[9]采用這種方法，對聚酰亞胺與二胺之間的交聯反應進行了全面系統的研究。

然而，在凝固劑中引入修飾劑法交聯程度低，以及交聯劑預混于鑄膜液法僅適用于非常稀的聚合物溶液，以避免導致溶液提前凝膠化。因此，采用這些方法對于提高膜性能有限，且精確控制相轉化與界面反應之間的相互作用將變得非常困難。此外這些方法制備的復合膜大多適用于氣體分離，很少用于制備滲透汽化或納濾膜。

[1] K. Vanherck, A. Cano-Odena, G. Koeckelberghs, T. Dedroog, I.Vankelecom, A simplified diamine crosslinking method for PI nanofiltrationmembranes, J. Membr. Sci. 353 (2010) 135-143.

[2] A. Cihanoglu, S.A. Altinkaya, A facile approach for preparationof positively charged nanofiltration membranes by in-situ crosslinkingbetween polyamide-imide and polyethylenimine, Sep. Purif. Technol. 207 (2018)353-362.

[3] K.K. Kope?, S.M. Dutczak, M. Wessling, D.F. Stamatialis,Chemistry in a spinneret—On the interplay of crosslinking and phaseinversion during spinning of novel hollow fiber membranes, J. Membr. Sci. 369(2011) 308-318.

[4] S.M. Dutczak, C.R. Tanardi, K.K. Kope?, M. Wessling, D.Stamatialis, “Chemistry in a spinneret” to fabricate hollow fibers fororganic solvent filtration, Sep. Purif. Technol. 86 (2012) 183-189.