[發(fā)明專利]一種有機-無機雜化分離膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110539673.4
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113318603B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 費正東;余錦坤;范萍;陳楓;鐘明強
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D71/10;B01D71/34;B01D71/42;B01D71/56;B01D71/68
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發(fā)明公開了一種有機?無機雜化分離膜及其制備方法，該方法包括以下步驟：將無機粒子、成膜聚合物、溶劑和適量水配置成均勻鑄膜液；調節(jié)鑄膜液的pH值，攪拌均勻，然后滴加硅烷交聯(lián)劑；最后在水中浸沒沉淀相轉化成膜，得到有機?無機雜化的分離膜。該方法工藝簡單，所制備的有機?無機雜化分離膜因無機粒子在膜內形成了交聯(lián)網(wǎng)絡結構，因而具有極佳的穩(wěn)定性，不僅顯著提高了膜的持久親水性，且提升了膜的機械性能。同時，通過這種方法可制備得到功能化的有機無機雜化膜。

技術領域

本發(fā)明涉及聚合物分離膜的制備技術領域，具體涉及一種有機-無機雜化分離膜及其制備方法。

背景技術

無機粒子具有較好的親水性及剛性，可用于聚合物分離膜親水改性，并提高聚合物膜力學性能。因此有機-無機雜化是提高膜分離效率，降低膜污染的重要技術手段。

目前，有機無機雜化膜常用的制備方法有：共混法，溶膠-凝膠法（Sol-gel），原位聚合法(In-situ)。雖然簡單的物理共混或增容等方法，可以實現(xiàn)有機-無機雜化膜的制備，但是該類方法無機粒子易團聚、易流失，改性效果難以持久。為克服這一缺陷，黃小軍等人申請了公開了一種有機/無機雜化親水改性中空纖維聚合物及其制備方法（CN201510423010.0），其利用硅烷偶聯(lián)劑與硅酸酯的水解作用，在膜多孔表面生成有機高分子鏈、無機SiO₂納米粒子相互穿插的交聯(lián)網(wǎng)絡；王玲公開了一種新型二氧化鈦納米顆粒/聚合物雜化膜（CN201511014599.5），以二氧化鈦納米顆粒為基礎，在顆粒上包覆一層含大量羥基基團的多巴胺，然后與平板膜材料共混后溶于有機溶劑，通過相轉換法制備獲得所述雜化膜；朱麗靜等人也公開了一種新型有機-無機雜化微孔分離膜的制備方法（CN201410213391.5），即在納米二氧化硅表面通過可逆加成-斷裂鏈轉移聚合接枝聚合物，得到聚合物接枝-二氧化硅的有機-無機雜化納米粒子，然后以季銨化雜化納米粒子作為分散相成膜；張景隆等人公開了原位礦化輔助熱致相分離法制備高親水性聚合物雜化膜的方法（CN201911307132.8）；王藝偉等人公開了一種用偶聯(lián)劑法制備有機-無機雜化全熱交換膜的方法（CN201610061275.5）；康國棟等人對無機粒子進行表面修飾（CN201310368448.4），降低其表面能，增強與聚合物膜材料間的相互作用。以上技術從不同技術手段，改善了無機粒子與聚合物間的相容性，提升了改性效果及持久性，但是上述方法均未形成無機粒子網(wǎng)絡結構，以更好發(fā)揮無機粒子在雜化膜中持久親水特性及機械增強作用，或制備技術較為復雜，難以產業(yè)化。

發(fā)明內容

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明目的在于提供一種聚合物與無機粒子半互穿聚合物網(wǎng)絡結構的雜化分離膜的制備方法，以實現(xiàn)更為持久的親水改性效果并提升分離膜的機械性能。

所述的一種有機-無機雜化分離膜的制備方法，其結構特征在于無機粒子通過硅烷交聯(lián)劑的交聯(lián)作用在雜化膜中呈網(wǎng)絡結構，而成膜聚合物則呈線性鏈狀貫穿于無機粒子/硅烷的交聯(lián)網(wǎng)絡中，形成半互穿網(wǎng)絡結構。其制備方法特征在于首先配置一定濃度、比例的納米粒子、聚合物的混合鑄膜液，滴加適量水，調節(jié)pH值，逐滴加入適量硅烷交聯(lián)劑，攪拌均勻。最后在水中浸沒沉淀相轉化成膜，得到一種新型結構的有機無機雜化分離膜，該結構的分離膜具有持久穩(wěn)定的親水性、力學性能佳等優(yōu)點。

一種有機-無機雜化分離膜的制備方法，具體包括如下步驟：

1）將無機粒子、成膜聚合物、溶劑和適量水配置成均勻鑄膜液；

2）調節(jié)鑄膜液的pH值，攪拌均勻，然后滴加硅烷交聯(lián)劑；

3）最后在水中浸沒沉淀相轉化成膜，得到有機無機雜化的分離膜。

進一步地，所述成膜聚合物為：纖維素類、聚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚醚砜或聚酰胺。

進一步地，所述的無機粒子為二氧化鈦、二氧化硅、四氧化三鐵、三氧化鋁、蒙脫土、氧化鋯、氧化石墨烯或羥基磷灰石。