[發明專利]一種具有納米級孔道的薄膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110053280.2
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112795040B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 史聰靈;井靜云;劉國林;錢小東
• 申請（專利權）人: 中國安全生產科學研究院
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L87/00;C08G83/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 孫怡

1.一種制備具有納米級孔道的薄膜的方法，通過水/油界面組裝法將復合納米顆粒制備成膜，其特征在于，所述復合納米顆粒為接枝有單根疏水高分子鏈的納米顆粒，所述納米顆粒在接枝前，先經氨基硅烷或羧基硅烷改性；所述納米顆粒為Fe₃O₄顆粒；在改性時，所述氨基硅烷或所述羧基硅烷與所述納米顆粒的質量比為(20-50):1；

所述疏水高分子鏈為含端氨基、含端羧基或末端碳正離子活性種的疏水高分子聚合物；所述疏水高分子聚合物為聚苯乙烯；所述疏水高分子鏈的流體力學直徑相當于所述納米顆粒的直徑；

所述復合納米顆粒制備成膜時，通過在水相中加入交聯劑，利用酰胺化或席夫堿反應實現顆粒間的交聯，所述交聯劑為多胺，多醛或多酸；所述交聯劑的分子鏈長在5-15個碳碳單鍵長度范圍內；

當采用氨基硅烷對所述納米顆粒進行改性時，所述交聯劑選用多醛或多酸；

在使用所述多醛進行交聯時，還包括在交聯后以硼氫化鈉進行還原的步驟；

當采用羧基硅烷對所述納米顆粒進行改性時，所述交聯劑選用多胺；

在使用所述多酸或多胺進行交聯時，催化劑為N-羥基琥珀酰亞胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽；

在顆粒交聯時，所述交聯劑中的官能團與所述氨基硅烷或所述羧基硅烷的摩爾比為(1-1.5):1。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，水/油兩相為水/二氯甲烷或水/甲苯。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述多胺為己二胺、1,3-雙(3-氨基丙烷基)四甲基二硅氧烷、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯、1，4-雙(4-氨基苯氧基)-2-叔丁基苯、三(2-氨乙基)胺、1,1,4,7,7-五甲基二亞乙基三胺、二亞乙基三胺、N,N',N”-三甲基二乙烯三胺、雙(六甲撐)三胺、三亞乙基四胺、1,1,4,7,10,10-六甲基三亞乙基四胺、三乙烯四胺、四(乙二基)五胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、支化聚乙烯亞胺中的一種或多種；

所述多醛為戊二醛和/或己二醛；

所述多酸為庚二酸、十四烷二酸、己二酸、戊二酸、癸二酸、3,3-二甲基戊二酸中的一種或多種。

4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述氨基硅烷為3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、4-氨基丁基二甲基甲氧基硅烷、4-氨基丁基三乙氧基硅烷、3-[(2-氨基乙基氨基)丙基]二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基氨基)丙基三乙氧基硅烷、(3-氨基丙基)二甲基乙氧基硅烷中的一種或多種；

所述羧基硅烷為4-[(三甲基硅基)乙炔基]苯甲酸和/或3-[二乙氧基(甲基)甲硅烷基]甲基丙烯酸丙酯。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述疏水高分子鏈的分子量為3×10¹-3×10³kDa。

6.一種具有納米級孔道的薄膜，其特征在于，由權利要求1-5任一項所述的方法制備得到。

7.根據權利要求6所述的薄膜，其特征在于，所述納米顆粒直徑為5-100nm。

8.根據權利要求7所述的薄膜，其特征在于，所述納米顆粒直徑為10-50nm。

9.根據權利要求8所述的薄膜，其特征在于，所述納米顆粒直徑為10-20nm。

10.根據權利要求6-9任一項所述的薄膜，其特征在于，所述薄膜由單層所述納米顆粒組成，或多層所述納米顆粒堆疊組成；

所述薄膜上的每個納米級孔道的孔洞理論面積為0.04×d² nm²，其中，d為所述納米顆粒的直徑。

11.權利要求1-5任一項所述的方法制備得到的薄膜或權利要求6-10任一項所述的薄膜在介質傳輸中的應用。