[發(fā)明專利]咪唑類功能化離子液體共聚物合成及合金超濾膜制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010375102.7
• 申請日: 2020-05-07
• 公開（公告）號: CN111617641B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 武春瑞;湯超;張仁偉;厙景國;呂曉龍
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: B01D71/30
• 分類號: B01D71/30;B01D67/00;B01D61/14;C02F1/44
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明公開咪唑類功能化離子液體共聚物(PMMA?b?PIL?R*)合成及合金超濾膜制備方法。首先以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和含有雙鍵的可聚合咪唑類功能化離子液體(IL?R*)為反應單體，通過順序自由基聚合制備PMMA?b?PIL?R*。利用非溶劑致相分離法，將PMMA?b?PIL?R*引入聚合物膜材料本體，制備合金超濾膜。PMMA?b?PIL?R*分子鏈中的羰基與聚合物膜材料分子鏈中的H…C?Cl結構間形成氫鍵作用，提升PMMA?b?PIL?R*與聚合物膜材料分子鏈之間的相容性，使其能夠在超濾膜中穩(wěn)定存在；PMMA?b?PIL?R*分子鏈中的咪唑基團和功能化官能團提供良好的親水性。通過上述作用，可使膜材料的親水性、抗污染能力和力學性能得到同步提升。

技術領域

本發(fā)明涉及膜分離技術領域，尤其涉及PMMA-b-PIL-R*合成及合金超濾膜制備方法。

背景技術

近年來，膜分離技術被世界諸多國家高度重視，廣泛應用于水處理方面。超濾膜具有制備容易，耐化學穩(wěn)定性等優(yōu)良特性，因此應用比較廣泛，但是由于超濾膜材料多為疏水性，在實際應用中容易被一些有機大分子物質(zhì)(膠體顆粒、微生物、蛋白等)污染，使得超濾膜性能降低，壽命縮短，運行成本增加。改善膜表面的親水性，有利于提高膜的抗污染性能，通常采用一定的方法將親水性材料固定在超濾膜表面，緩解蛋白質(zhì)在表面吸附，從而達到抗污染的目的。

離子液體具有良好的熱、化學穩(wěn)定性，多樣化的分子結構選擇，賦予其與分子結構匹配的廣泛的功能特性，在諸多領域得到廣泛應用。Cheng等人通過化學接枝反應將聚1-丁基-3-乙烯基咪唑溴化物引入到聚氯乙烯超濾膜的聚合物主鏈上，聚氯乙烯膜的不可逆通量衰減率從67％降低到5％。然而該類化學接枝方法反應條件苛刻，對膜材料、膜結構及壽命產(chǎn)生負面影響。共混改性由于其工藝簡單，無需繁瑣的后處理步驟，改性劑能同時覆蓋膜表面和膜孔內(nèi)壁，不會因膜的改性而引起膜結構的破壞等優(yōu)點而被廣泛的探究。Kausha等人使用1-十二烷基-3-甲基咪唑溴化物作為共混添加劑，通過相轉化技術制備了聚氯乙烯超濾膜，水接觸角從92.6°降低至73.4°，通量從105.6L/m² h提升至326.3L/m² h。但在膜運行過程中，小分子離子液體從膜材料中迅速流失，導致膜性能的快速衰減。綜上一種工藝簡單，生產(chǎn)成本低，親水、抗污染性能及力學性能良好，性能穩(wěn)定的合金超濾膜亟待開發(fā)。

本發(fā)明解決合金超濾膜本身具有較強的疏水性、易受蛋白質(zhì)、腐殖質(zhì)等污染且現(xiàn)有離子液體接枝和常規(guī)合成離子液體共聚物技術過程繁瑣或單獨添加小分子離子液體易流失，膜的性能不穩(wěn)定，力學性能差，生產(chǎn)成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明提供一種簡易的咪唑類功能化離子液體共聚物合成及合金超濾膜制備方法，以解決常規(guī)合金超濾膜親水性差、易污染且小分子離子液體性能不穩(wěn)定及現(xiàn)有合成離子液體共聚物方法繁瑣、成本高、操作要求高的技術問題。

本發(fā)明還有一個目的是采用PMMA-b-PIL-R*作為改性添加劑，利用簡單的順序自由基聚合反應制備兩親性PMMA-b-PIL-R*，改善膜材料的親水性能、力學性能，增強膜的抗污染性能、延長膜的使用壽命。

本發(fā)明是由以下技術方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明咪唑類功能化離子液體共聚物合成及合金超濾膜制備方法，包括以下步驟：

第一步，通過偶氮二異丁腈引發(fā)MMA、IL-R*，通過順序自由基聚合制備兩親性PMMA-b-PIL-R*；

第二步，采用非溶劑致相分離方法，將PMMA-b-PIL-R*引入聚合物膜材料本體，制備合金超濾膜；

IL-R*中R*為羥基、磺酸基、羧基，IL-R*和PMMA-b-PIL-R*分子結構式如下，PMMA-b-PIL-R*中m值為50～100，n值為60～120。