[發明專利]一種基于含羧基聚芳醚酮和聚乙烯亞胺-氧化石墨烯的有機-無機復合超濾膜的制備方法

在審

• 申請號: 202110397607.8
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113499694A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D71/72;B01D67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于含羧基聚芳醚酮和聚乙烯亞胺-氧化石墨烯的有機-無機復合超濾膜，其特征在于，由含羧基的聚芳醚酮及聚乙烯亞胺-氧化石墨烯組成，以含羧基聚芳醚酮為基體，以聚乙烯亞胺-氧化石墨烯為填料，聚乙烯亞胺-氧化石墨烯作為一種功能添加劑，其在純的去離子水中帶負電，而且由于氧化石墨烯與基體聚合物主鏈間有強π-π相互作用使添加劑更好的分散在基體中，通過非溶劑致相轉化法(NIPS法)制備得到超濾膜；其中，所述聚乙烯亞胺-氧化石墨烯占含羧基聚芳醚酮的質量百分數為0.5-2％。

2.所述含羧基的聚芳醚酮，其結構式如下所示。

3.根據權利要求1所述的含羧基聚芳醚酮和聚乙烯亞胺-氧化石墨烯復合超濾膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟一：將4-羧基苯基對苯二酚、雙酚A、無水K₂CO₃、帶水劑和有機溶劑混合，得到混合物；

步驟二：將混合物加熱到120℃后，進行第一階段反應，反應至無水生成后將體系溫度升至180℃，進行第二階段反應，得到含羧基的聚芳醚酮聚合物；

步驟三：稱取聚乙烯亞胺-氧化石墨烯粉末溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，經超聲15min后，將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于上述溶液；

磁力攪拌1h，直到形成均一溶液后，稱取干燥后的含羧基聚芳醚酮溶于上述均一溶液，室溫下磁力攪拌12h得到鑄膜液；

步驟四：將步驟三中的鑄膜液真空脫泡后，澆鑄在干凈的玻璃板上，使用特制的刮刀均勻刮膜，將膜浸入去離子水中得到超濾膜，將得到的超濾膜保存在去離子水中備用。

4.根據權利要求3所述的含羧基聚芳醚酮與聚乙烯亞胺-氧化石墨烯復合型超濾膜的制備方法，其特征在于，步驟二中所述含羧基聚芳醚酮，其結構式如下所示：

其中0＜x＜100，n為正整數，n表示重復單元。

5.權利要求3所述的一種含羧基聚芳醚酮與聚乙烯亞胺-氧化石墨烯復合超濾膜的制備方法，其特征在于，步驟二所述的含羧基聚芳醚酮，其制備方法如下：

(1)在常溫、常壓條件下向三口瓶中加入氟酮、4-羧基苯基對苯二酚、雙酚A、無水K₂CO₃、環丁砜后，倒入甲苯；

氟酮總的摩爾用量為1，羧基單體與雙酚A總的摩爾用量比為0.05：0.95，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3～4h，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5～6h等待變黏；其中羧基單體與無水K₂CO₃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。

6.最后，將洗滌過的聚合物放入烘箱中，60℃下持續烘干24h，以待備用。

7.根據權利要求6所述的一種含羧基聚芳醚酮與聚乙烯亞胺-氧化石墨烯復合超濾膜制備方法，其特征在于，所述甲苯為帶水劑，環丁砜為溶劑，無水K₂CO₃為成鹽劑。

8.如權利要求7所述的一種含羧基聚芳醚酮與聚乙烯亞胺-氧化石墨烯復合超濾膜的制備方法，其特征在于，含羧基的雙酚單體為4-羧基苯基對苯二酚，其結構式如下：

上述分子是經過重氮化反應和還原反應制得。