[發明專利]一種基于嵌段共聚物本體聚合的均孔膜制備方法

有效

• 申請號: 202011246634.7
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112358643B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 易磚;李振男;吳濤
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J5/18;C08L53/00;C08F293/00;C08F2/38;C08F112/08;C08F2/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

本發明公開一種基于嵌段共聚物本體聚合的均孔膜制備方法，該方法包括：將鏈轉移劑、引發劑溶解于苯乙烯中，在惰性氣氛下在60～110℃保持恒溫，使苯乙烯發生本體聚合反應，獲得鏈接鏈轉移劑的聚苯乙烯；然后將鏈接鏈轉移劑的聚苯乙烯、引發劑一起溶解于親水性單體中，在惰性氣氛下加熱至60?110℃恒溫反應，得到含有嵌段共聚物的反應溶液；將上述反應溶液刮涂在玻璃板上，經空氣揮發部分單體后，再將玻璃板浸入非溶劑凝固浴中，待溶劑交互完全后，取出，將其完成干燥，得到均孔膜。該方法省去了將嵌段共聚物提純并重新溶解形成溶液的步驟，減少了溶劑使用，形成的均孔膜結構疏松，通量高。

技術領域

本發明屬于分離材料領域，特別涉及一種基于嵌段共聚物本體聚合的均孔膜制備方法。

背景技術

均孔膜是指孔徑單分散性的分離膜。其均勻的孔徑分布和高孔隙率的獨特結構賦予了均孔膜精密分離的能力。近年來，基于嵌段共聚物在適宜熱力學會發生微相分離的特性，被廣泛應用于制備分離膜。制備嵌段共聚物的方法中，最常用的是陰離子聚合、可逆加成-斷裂鏈轉移聚合等。其中，可逆加成-斷裂鏈轉移聚合適用的單體范圍廣，反應條件要求低(含水、含氧條件下也能聚合物)，物分子量分布較窄等優點，有望在嵌段共聚物的大量合成中獲得成功應用。該方法通過加入含有雙硫酯衍生物作為鏈轉移劑的大分子轉移鏈，在引發劑的引發下，將單體鏈接到大分子轉移鏈上用以制備嵌段共聚物。但是，RAFT聚合反應后續處理繁瑣，需要采用大量溶劑對產物進行沉淀，不僅會導致產物損耗還會引起二次環境污染。在用嵌段共聚物制備均孔膜時，利用嵌段共聚物的特性結合成熟的相轉化過程制備均孔膜的方法被廣泛應用。其中，自組裝和非溶劑誘導相分離是最為常見的均孔膜的制備方法，該方法通過嵌段共聚物溶解于選擇性溶劑后，將其刮涂在玻璃板上后控制空氣揮發時間，再將玻璃板浸入非溶劑中以制備均孔膜。但是，在使用嵌段共聚物通過SNIPS法制備均孔膜時，往往需要將其溶解在合適的有機溶劑中，這些溶劑大都毒性較大，例如1,4-二氧六環、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺等，操作繁瑣的同時會產生含有有機溶劑的廢水，處理難度高而且會造成環境的污染。

發明內容

針對現有嵌段共聚物制備均孔膜存在的一些工藝繁瑣而且產生大量廢水以造成環境污染的等問題，本發明提供一種基于嵌段共聚物本體聚合的均孔膜制備方法，該方法操作更簡便、成本更低，不采用有機溶劑，更加環保。

本發明的目的通過如下的技術方案來實現：

一種基于嵌段共聚物本體聚合的均孔膜制備方法，該方法具體包含如下步驟：

(1)將鏈轉移劑、引發劑溶解于苯乙烯中，在惰性氣氛下加熱至60～110℃，保持恒溫，使苯乙烯發生本體聚合反應，獲得鏈接鏈轉移劑的聚苯乙烯；

(2)將所述的鏈接鏈轉移劑的聚苯乙烯、所述的引發劑一起溶解于親水性單體中，在惰性氣氛下加熱至60-110℃恒溫反應，得到含有嵌段共聚物的反應溶液；

(3)將含有嵌段共聚物的反應溶液刮涂在玻璃板上，經空氣揮發部分單體后，再將玻璃板浸入非溶劑凝固浴中，待溶劑交互完全后，取出，將其完成干燥，得到均孔膜。

為了合成鏈接鏈轉移劑的聚苯乙烯以待后續操作使用，所述步驟(1)中，所述引發劑為偶氮二異丁腈，所述鏈轉移劑為硫代酯為三硫代碳酸酯，結構式為S-1-[n]烷基-S'-(R，R'-二甲基-R”-乙酸)，其中n的取值為6～12。

為了合成合適分子量鏈接鏈轉移劑的及苯乙烯以待后續使用，控制合適的投料比和反時間，所述步驟(1)中，所述的苯乙烯、鏈轉移劑、引發劑的投料摩爾比例為(400-3150):1:(0.1-0.3)，反應時間2.5～12h。

為了合成組成合理的嵌段共聚物，控制合適的投料比和反應時間，所述步驟(2)中，所述親水性單體、鏈接鏈轉移劑的聚苯乙烯與引發劑的投料摩爾比例為(300-2000):1:(0.08-0.45)，反應時間25-400min。