一種光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于滲透汽化分離膜制備領(lǐng)域，尤其涉及一種光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法。所述膜的制備方法采用以下工藝步驟：1)將超支化聚硅氧烷、正己烷、107膠、二丁基二月桂酸錫反應(yīng)后，形成鑄膜料液；2)在鑄膜料液中加入交聯(lián)劑、光引發(fā)劑混合后置于聚偏氟乙烯底模上，在紫外光固化機(jī)中交聯(lián)成膜；3)將膜在空氣和真空干燥箱干燥后得超支化聚硅氧烷滲透汽化膜。本發(fā)明制備的超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，其超支化聚硅氧烷上的乙氧基與107膠的端羥基交聯(lián)，同時(shí)超支化聚硅氧烷上的碳碳雙鍵與交聯(lián)劑交聯(lián)，形成超高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在一定程度上提高了膜的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)使得超支化聚硅氧烷膜更加地疏水，更有利于滲透汽化分離丁醇。
【專利說(shuō)明】
一種光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于滲透汽化分離膜制備領(lǐng)域，尤其涉及一種光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]化石燃料的日益枯竭和重度污染催生了生物燃料的研究和發(fā)展，其中生物丁醇被認(rèn)為是性能更優(yōu)的第二代生物能源。但在發(fā)酵法制備生物丁醇的過(guò)程中卻存在較為嚴(yán)重的丁醇對(duì)菌種的抑制作用，使發(fā)酵過(guò)程不能連續(xù)進(jìn)行，因此需要及時(shí)將丁醇從發(fā)酵液中分離。滲透汽化過(guò)程被認(rèn)為是最有希望的低能耗、高分離效率的液體混合物分離過(guò)程。一些疏水性的膜材料被先后用于分離水中丁醇的開(kāi)發(fā)研究。
[0003]滲透汽化復(fù)合膜通常是將一層薄的致密選擇層置于一層多孔機(jī)械穩(wěn)定的支持層，允許滲透汽化過(guò)程中在一定的壓差下存在高的通量及選擇性。在高通量膜的發(fā)展過(guò)程中，更多的研究?jī)A向于改變膜結(jié)構(gòu)以形成不對(duì)稱的或復(fù)合結(jié)構(gòu)的致密薄膜。但是，膜厚度的下降經(jīng)常會(huì)伴隨著膜選擇性的降低，這是由于膜厚度的降低導(dǎo)致了膜表面產(chǎn)生了大量的缺陷，無(wú)法形成表面無(wú)缺陷致密膜。因此，限制膜厚度的原因是多方面的，一般包含支撐層膜的孔徑、孔分布及表面的粗糙程度。
[0004]超支化聚合物是一種具有獨(dú)特拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的新型聚合物，具有結(jié)構(gòu)高度支化、表面官能團(tuán)密度高、化學(xué)穩(wěn)定性良好、表面功能化簡(jiǎn)單易行、易于成膜等特點(diǎn)。更重要的是，超支化聚合物具有比較大的自由體積，分子結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松。將超支化聚合物特殊的三維分子結(jié)構(gòu)引入到聚硅氧烷滲透汽化膜的分離層內(nèi)部，大幅度地提高膜的通量，但其分離因子不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于從水中分離丁醇的超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0006]本發(fā)明提出的一種光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟，按重量份數(shù)計(jì):
[0007]A將超支化聚硅氧烷1.5-2份、正己烷86-89份、107膠7.5-10份、二丁基二月桂酸錫0.5-1.0份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0008]B在所述鑄膜料液中加入0.2-1.2份的交聯(lián)劑、0.1-0.3份光引發(fā)劑于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0009]C制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚硅氧烷滲透汽化膜。
[0010]優(yōu)選的，所述超支化聚硅氧烷的支化度為0.70、0.75、0.80。
[0011]優(yōu)選的，所述107膠的粘度為1000cs、l萬(wàn)Cs、100萬(wàn)Cs。
[0012]優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為1，6_己二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或二乙烯基苯。
[0013]優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮或2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
[0014]本發(fā)明還提出一種光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，其特征在于配方包括如下組分，按重量份數(shù)計(jì):超支化聚硅氧烷1.5-2份、正己烷86-89份、107膠7.5-10份、二丁基二月桂酸錫0.5-1.0份、交聯(lián)劑0.2-1.2份、光引發(fā)劑0.1-0.3份。
[0015]優(yōu)選的，所述超支化聚硅氧烷的支化度為0.70、0.75、0.80。
[0016]優(yōu)選的，所述107膠的粘度為1000cs、l萬(wàn)Cs、100萬(wàn)Cs。
[0017]優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為1，6_己二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或二乙烯基苯。
[0018]優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮或2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
[0019]本發(fā)明提供的超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，通過(guò)交聯(lián)超支化聚硅氧烷上的碳碳雙鍵以達(dá)到交聯(lián)改性的目的。超支化聚硅氧烷上的乙氧基與107膠的端羥基化學(xué)交聯(lián)，隨后超支化聚硅氧烷上的碳碳雙鍵再與交聯(lián)劑進(jìn)行紫外光交聯(lián)，形成超高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在一定程度上提高了膜的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)含雙鍵交聯(lián)劑的引入使得超支化聚硅氧烷膜更加地疏水，更有利于滲透汽化分離丁醇。
[0020]綜上所述，本發(fā)明提供的光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、本發(fā)明使用光固化法，聚合效率高，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，生產(chǎn)重復(fù)性好。
[0022]2、本發(fā)明運(yùn)用多重交聯(lián)形成超高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，其本身穩(wěn)定性良好，物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，膜的疏水性大大提升。
[0023]3、采用本發(fā)明方法制備的超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，由于改性的超支化保持比較大的自由體積，分子結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，對(duì)丁醇的滲透性能好，其分離因子高。
【具體實(shí)施方式】
:
[0024]以下是光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜制備方法的實(shí)施例，但所述實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]I)制備鑄膜料液:
[0027]將0.70支化度超支化聚硅氧烷1.5份、正己烷86份、100cs粘度107膠7.5份、二丁基二月桂酸錫0.5份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0028]2)交聯(lián)成膜:
[0029]在所述鑄膜料液中加入0.2份的1，6_己二醇二丙烯酸酯、0.1份1_羥基環(huán)己基苯基甲酮于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0030]3)后處理:
[0031 ] 制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0032]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為:滲透通量為668.34g/m2h，其分離因子為44.1。
[0033]實(shí)施例2:
[0034]I)制備鑄膜料液:
[0035]將0.70支化度超支化聚硅氧烷2份、正己烷89份、100cs粘度107膠10份、二丁基二月桂酸錫1.0份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0036]2)交聯(lián)成膜:
[0037]在所述鑄膜料液中加入0.2份的1，6_己二醇二丙烯酸酯、0.15份1-羥基環(huán)己基苯基甲酮于于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0038]3)后處理:
[0039]制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0040]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為??滲透通量為676.32g/m2h,其分離因子為45.9。
[0041]實(shí)施例3:
[0042]I)制備鑄膜料液:
[0043]將0.75支化度超支化聚硅氧烷1.5份、正己烷88份、I萬(wàn)cs粘度107膠7.5份、二丁基二月桂酸錫0.5份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0044]2)交聯(lián)成膜:
[0045]在所述鑄膜料液中加入0.4份的1，6_己二醇二丙烯酸酯、0.2份1_羥基環(huán)己基苯基甲酮于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0046]3)后處理:
[0047]制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0048]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為??滲透通量為654.76g/m2h,其分離因子為42.4。
[0049]實(shí)施例4:
[0050]I)制備鑄膜料液:
[0051]將0.80支化度超支化聚硅氧烷2份、正己烷89份、I萬(wàn)cs粘度107膠10份、二丁基二月桂酸錫1.0份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0052]2)交聯(lián)成膜:
[0053]在所述鑄膜料液中加0.5份的二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.25份2_羥基_2_甲基-1-苯基-1-丙酮于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0054]3)后處理:
[0055]制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0056]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為:滲透通量為748.87g/m2h，其分離因子為41.3。
[0057]實(shí)施例5:
[0058]I)制備鑄膜料液:
[0059]將0.80支化度超支化聚硅氧烷1.8份、正己烷88份、100萬(wàn)cs粘度107膠9份、二丁基二月桂酸錫0.5份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0060]2)交聯(lián)成膜:
[0061]在所述鑄膜料液中加入1.1份的1，6_己二醇二丙烯酸酯、0.25份1-羥基環(huán)己基苯基甲酮于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0062]3)后處理:
[0063]制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0064]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為??滲透通量為745.46g/m2h,其分離因子為38.3。
[0065]實(shí)施例6:
[0066]I)制備鑄膜料液:
[0067]將0.80支化度超支化聚硅氧烷2份、正己烷89份、I萬(wàn)cs粘度107膠8.8份、二丁基二月桂酸錫0.75份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0068]2)交聯(lián)成膜:
[0069]在所述鑄膜料液中加入1.2份的二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.3份2-羥基_2_甲基-1-苯基-1-丙酮于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0070]3)后處理:
[0071]制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0072]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為??滲透通量為677.13g/m2h，其分離因子為42.5。
[0073]實(shí)施例7:
[0074]I)制備鑄膜料液:
[0075]將0.80支化度超支化聚硅氧烷1.5份、正己烷86份、100cs粘度107膠10份、二丁基二月桂酸錫0.75份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0076]2)交聯(lián)成膜:
[0077]在所述鑄膜料液中加入0.2份的二乙烯基苯、0.15份1-羥基環(huán)己基苯基甲酮于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0078]3)后處理:
[0079]制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0080]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為:滲透通量為728.34g/m2h,其分離因子為46.4。
[0081]實(shí)施例8:
[0082]I)制備鑄膜料液:
[0083]將0.75支化度超支化聚硅氧烷1.6份、正己烷87份、I萬(wàn)cs粘度107膠8.0份、二丁基二月桂酸錫0.75份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0084]2)交聯(lián)成膜:
[0085]在所述鑄膜料液中加入0.6份的二乙烯基苯、0.2份2-羥基_2_甲基-1-苯基-1-丙酮于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0086]3)后處理:
[0087]制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0088]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為??滲透通量為648.34g/m2h,其分離因子為50.9。
[0089]實(shí)施例9:
[0090]I)制備鑄膜料液:
[0091]將0.70支化度超支化聚硅氧烷2份、正己烷86份、100萬(wàn)cs粘度107膠10份、二丁基二月桂酸錫1.0份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液；
[0092]2)交聯(lián)成膜:
[0093]在所述鑄膜料液中加入1.2份的二乙烯基苯、0.25份2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。
[0094]3)后處理:
[0095]制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚娃氧燒滲透汽化膜。
[0096]將上述超支化聚硅氧烷膜用于滲透汽化分離水中正丁醇，其滲透汽化結(jié)果為??滲透通量為676.87g/m2h,其分離因子為40.3。
[0097]上述實(shí)施例的描述應(yīng)該被視為說(shuō)明，易于理解的是，可在不脫離如在權(quán)利要求書(shū)中闡述的本發(fā)明的情況下使用上文闡述的特征的許多變化和組合，這類變化并不被視為脫離了本發(fā)明的精神和范圍，且所有這類變化都包括在以上權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟，按重量份數(shù)計(jì): A將超支化聚硅氧烷1.5-2份、正己烷86-89份、107膠7.5-10份、二丁基二月桂酸錫0.5-1.0份在60?80°C下反應(yīng)12h后，形成鑄膜料液； B在所述鑄膜料液中加入0.2-1.2份的交聯(lián)劑、0.1-0.3份光引發(fā)劑于30°C下混合均勻，將混合后的鑄膜料液超聲處理10分鐘后置于聚偏氟乙烯底模上，靜置1min后在平面紫外光固化機(jī)中固化I小時(shí)至交聯(lián)成膜。 C制得的膜在空氣中干燥2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入真空干燥箱于40°C下干燥12小時(shí)得超支化聚硅氧烷滲透汽化膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，其特征在于，所述超支化聚硅氧烷的支化度為0.70、0.75、0.80。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，其特征在于，所述107膠的粘度為1000cs、l萬(wàn)Cs、100萬(wàn)Cs。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為1，6_己二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或二乙烯基苯。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，其特征在于，所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮或2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。6.一種光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，其特征在于配方包括如下組分，按重量份數(shù)計(jì):超支化聚硅氧烷1.5-2份、正己烷86-89份、107膠7.5-10份、二丁基二月桂酸錫0.5-1.0份、交聯(lián)劑0.2-1.2份、光引發(fā)劑0.1-0.3份。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，其特征在于，所述超支化聚硅氧烷的支化度為0.70、0.75、0.80。8.根據(jù)權(quán)利要求6-7所述光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，其特征在于，所述107膠的粘度為1000cs、l萬(wàn)Cs、100萬(wàn)Cs。9.根據(jù)權(quán)利要求6-8所述光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，其特征在于，所述交聯(lián)劑為1，6_己二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或二乙烯基苯。10.根據(jù)權(quán)利要求6-9所述光和化學(xué)交聯(lián)超支化聚硅氧烷滲透汽化膜，其特征在于，所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮或2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
【文檔編號(hào)】B01D71/70GK105879721SQ201410784365
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日
【發(fā)明人】白云翔, 林佳強(qiáng), 張春芳, 孫余憑, 顧瑾
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)