[發明專利]一種含羧基的聚芳醚酮超濾膜的制備方法

有效

• 申請號: 202010950113.3
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN111992043B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 王哲;申洪城;陳文波;朱琳
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D71/52;B01D67/00;C02F1/44
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本發明提供了一種含羧基的聚芳醚酮超濾膜的制備方法，屬于超濾膜的分離技術領域。通過調整4?羧基苯基對苯二酚與雙酚A比例，來調控羧基含量，進而調節羧化度。通過親核縮聚反應制備具有一定粘度的聚合物，將粘稠聚合物倒入去離子水中，獲得了條狀聚合物。之后，將這些條狀聚合物，一一切碎，并在去離子水中煮沸，以達到祛除殘存的有機溶劑及無機鹽等，反復數次。最后，將洗滌過的聚合物放入烘箱中，80℃下持續烘干24h，以待備用。將含羧基聚芳醚酮聚合物溶于有機溶劑中，并加入制孔添加劑，得到鑄膜液，靜置脫泡后通過非溶劑相轉化法成膜，即得到含羧基的聚芳醚酮超濾膜：所得超濾膜親水性好，通量高，耐污染，耐清洗，生產成本低。

技術領域

本發明涉及超濾膜制備技術領域，特別涉及一種含羧基聚芳醚酮超濾膜及其制備方法和應用。

背景技術

水是生命的源泉，是人類賴以生存的基本條件。人體內的水分大約占人體重的65%，人們需要通過飲用大量的水來補充體內流失的水分，而飲用干凈的水對人的身體健康至關重要。近年來由于水質污染，以及水質檢測技術的發展，出現了許多新的水質問題，因此對于水質污染的治理迫在眉睫；與傳統的分離技術（鹽析、蒸餾、萃取、沉淀）相比，膜分離技術具有環保、能耗低、分離效率高、占地面積小等優點，因此成為水質凈化的一個最重要方法，這使得膜分離技術得到了蓬勃發展。根據不同分離膜的分離效能，各級分離膜協同工作，針對性地處理水源，有望為人類提供越來越多的干凈水質；但是由于工藝問題和膜材料本身的問題，現在的膜分離技術滲透速率低、選擇性差，膜污染嚴重，極大地增加了過濾成本和清洗成本；分離技術的工藝問題可以通過外界調控，而膜材料本身的物化性質就成為制約膜分離效能的最主要問題，因此膜材料的改性尤為重要，基于此本發明通過化學反應提供了一種將含羧基官能團單體4-羧基苯基對苯二酚引入聚芳醚酮分子骨架中,通過調節4-羧基苯基對苯二酚單體與雙酚A的摩爾比合成了一系列具有不同羧化度的聚芳醚酮聚合物,并由此制備一系列的超濾膜,而相同的報道尚未發現。

發明內容

本發明的目的是針對現有膜材料制備的分離膜在應用中存在的疏水性、易污染等問題,提供了一種親水改性的含羧基的聚芳醚酮超濾膜制備方法。

本發明所述的含羧基聚芳醚酮聚合物,其結構式如下所示，

其中，0＜x＜100；

n為正整數,表示重復單元數。

本發明所述的含羧基聚芳醚酮聚合物采用親核縮聚、一次性加料方法制備,

其步驟如下：

（1）在常溫、常壓條件下向三口瓶中加入F酮、4-羧基苯基對苯二酚、雙酚A、K₂CO₃、環丁砜后，倒入甲苯。F酮總的摩爾用量為1，羧基單體與雙酚A總的摩爾用量比為0.05：0.8~0.95，反應體系固含量為28%，

（2）在攪拌過程中，往回流管中倒入甲苯后，開始以10℃為梯度升溫，攪拌升溫到120℃后，回流帶水反應3~4小時，放出回流管中甲苯，再繼續以10℃為梯度升溫，升到180℃，聚合反應5~6小時等待變黏;其中羧基單體與K₂CO₃（成鹽催化劑）的摩爾比為1:1.25~2，帶水劑與溶劑的體積比為1：4~10。

（3）趁熱將步驟（2）所得聚合物出料于去離子水中，獲得條狀聚合物，將這些條狀聚合物一一切碎，并在去離子水中煮沸，以達到祛除殘存的有機溶劑及無機鹽等，反復數次。最后，將洗滌過的聚合物放入烘箱中，80℃下持續烘干24h，以待備用。

（4）進一步地，步驟（1中）所述的4-羧基苯基對苯二酚單體，其結構式如下：

進一步地,步驟（1）中所述的有機溶劑為環丁砜。

進一步地,步驟（2）中所述的成鹽催化劑為碳酸鉀。