CN102050954A - 环保型硅橡胶复合膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了环保型硅橡胶复合膜的制备方法，属于复合薄膜制备技术领域。包括以下三步：制备硅橡胶水乳液；在高分子基膜上涂覆一层硅橡胶水乳液；在10～120℃下固化成膜，得到成品硅橡胶复合膜。硅橡胶包括羟基硅橡胶和乙烯基硅橡胶，两类硅橡胶可以是生胶，也可以是直接由硅单体合成的水乳液。本发明生产过程中不用有机溶剂，这样既提高了操作环境的空气质量，也节约了膜的制作成本。

Description

环保型硅橡胶复合膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用硅橡胶水乳液制备硅橡胶复合膜的方法，属于复合薄膜制备技术领域，应用的领域主要是制备含有高浓度氧的富氧空气、富氮空气、氢气回收、有机蒸气回收、天然气净化等气体分离膜，以及制备用于醇水分离、有机物与有机物的渗透汽化膜等。
背景技术
用于渗透汽化和富氧、天然气脱水、有机蒸汽分离、汽油脱硫等的分离膜通常是硅橡胶复合膜，即在各种基膜，如聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯等膜上涂敷一层硅橡胶溶液，经溶剂挥发并在室温或高温交联后制得的。这种硅橡胶溶液是硅橡胶溶解于各种有机溶剂(汽油、正戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、苯、甲苯、酯类和醇类等)后形成的，涂敷在基膜上后溶剂将全部挥发，在此复合膜涂敷和溶剂挥发阶段产生大量的有机废气，严重影响操作人员的身体健康，并对生产设备产生腐蚀。
发明内容
本发明借鉴了纸张隔离剂的制作方法，对硅橡胶复合膜的制作工艺进行改进，采用硅橡胶的水乳液涂敷基膜，即生产过程中不用有机溶剂，这样既提高了操作环境的空气质量，也节约了膜的制作成本。
按照本发明提供的技术方案，制备硅橡胶复合膜的步骤包括三步：制备硅橡胶水乳液；在高分子基膜上涂覆一层硅橡胶水乳液；在10～120℃下固化成膜，得到成品硅橡胶复合膜。
本发明中所使用的硅橡胶包括羟基硅橡胶和乙烯基硅橡胶，两类硅橡胶可以是生胶，也可以是直接由硅单体合成的水乳液。
制备硅橡胶水乳液：直接由硅单体合成的水乳液时，将八甲基环四硅氧烷(D4)、乳化剂、水和催化剂混合，高速搅拌使其充分乳化；之后升温至60～90℃，进行开环聚合反应2～8h；再降温到50℃～室温左右，调节体系pH值至7～8，得到羟基或乙烯基硅氧烷的乳化液，将羟基或乙烯基硅氧烷的乳化液稀释后加入交联剂和金属催化剂，得到可直接涂敷的有机硅乳液。上述的乳化剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，催化剂为甲氧基硅烷、乙氧基硅烷或乙烯基硅氧烷。八甲基环四硅氧烷(D4)占八甲基环四硅氧烷(D4)、乳化剂、水和催化剂混合液质量的10％～40％。
或者采用生胶，则需要先将胶在水中乳化制成水乳液。由生胶制作硅的水乳液时，先将硅橡胶(羟基硅橡胶或乙烯基硅橡胶)与交联剂和非离子表面活性剂、水混合搅拌，最后加入金属催化剂制成可直接涂敷的有机硅乳液。
金属催化剂为氯铂酸催化剂、氯铂酸复合催化剂、二月桂酸有机锡、辛酸亚锡中的一种或几种。
在用羟基硅橡胶乳液时，用甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯中的一种或几种作为交联剂，其中含羟基硅橡胶的羟基与交联剂的摩尔比为1∶0.3～1.5；再加入有机锡催化剂，其中1g羟基硅橡胶中加入的有机锡催化剂量为0.01～1.0mL。
在用乙烯基硅橡胶乳液时，用含硅氢基团的聚硅氧烷作为交联剂，其中乙烯基硅橡胶的乙烯基与含硅氢基团的聚硅烷的硅氢基的摩尔比为1∶0.6～1.6；再加入氯铂酸络合物作为催化剂，其中1g乙烯基硅橡胶溶液中加入的氯铂酸催化剂量为0.01～1.0mL。
高分子基膜包括无纺布及涂覆在无纺布上的高分子多孔膜，高分子多孔膜为PS(聚砜)、PES(聚醚砜)、PAN(聚丙烯睛)、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)或PVDF(聚偏氟乙烯)。
本发明采用硅橡胶的水乳液涂敷基膜，即生产过程中不用有机溶剂，这样既提高了操作环境的空气质量，也节约了膜的制作成本。
具体实施方式
实施例1：将质量百分比为35％的八甲基环四硅氧烷(D4)、甲基三甲氧基硅烷、乳化剂(十二烷基苯磺酸)和水混合，高速搅拌0.5～1h，使其充分乳化；之后升温至60～90℃，进行开环聚合反应2～3h；再降温到室温，调节体系pH值至7～8，得到羟基聚二甲基硅氧烷的乳化液；将此羟基聚二甲基硅氧烷水乳液稀释至固体质量分数为10％后与乳液质量2％甲基三甲氧基硅烷交联剂混匀，加入乳液质量1％二月桂酸丁基锡催化剂后涂敷在聚丙烯腈膜表面。室温固化1天后得到硅橡胶复合膜。在0.072MPa的操作压力下，测得该复合膜的富氧空气中氧气浓度为29％，富氧气通量为1.0m3/(m2·h)。
实施例2：将350g羟基聚硅氧烷和70g正硅酸乙酯混合均匀，加入10g聚氧乙烯基月桂醇醚混合物，搅拌混合，再于搅拌下分批加入570g水，得有羟基聚硅氧烷乳液；然后将100质量份有机硅乳液用300质量份水稀释，加入5质量份有机锡催化剂，室温搅拌1h，后涂敷在聚砜膜表面。室温固化1天后得到硅橡胶复合膜。在0.072MPa的操作压力下，测得该复合膜的富氧空气中氧气浓度为29.2％，富氧气通量为0.9m3/(m2·h)。
实施例3：将质量百分数10％的八甲基环四硅氧烷(D4)、乙烯基硅氧烷、乳化剂(十二烷基苯磺酸)和水混合，高速搅拌0.5～1h，使其充分乳化；之后升温至70～90℃，进行开环聚合反应2～3h；再降温到50℃左右，调节体系pH值至7～8；将此乙烯基聚二甲基硅氧烷水乳液与乳液质量6％含氢硅油交联剂混匀，加入乳液质量6‰氯铂酸金属催化剂后涂敷在聚偏氟乙烯膜表面。室温固化1天后，在0.072MPa的操作压力下，测得复合膜的富氧侧浓度为30％，富氧气通量为0.8m3/(m2·h)
实施例4：将350g乙烯基聚硅氧烷和70g含氢硅油混合均匀，加入10g聚氧乙烯基月桂醇醚混合物，搅拌混合，再于搅拌下分批加入570g水，得有乙烯基聚硅氧烷乳液；然后将100质量份有机硅乳液用300质量份水稀释，加入5质量份氯铂酸复合催化剂，室温搅拌1h，后涂敷在聚醚砜膜表面。室温固化1天后得到硅橡胶复合膜。在0.072MPa的操作压力下，测得该复合膜的富氧空气中氧气浓度为30％，富氧气通量为0.9m3/(m2·h)。

Claims (4)

1.环保型硅橡胶复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备硅橡胶水乳液；
(2)在高分子基膜上涂覆一层硅橡胶水乳液；
(3)在10～120℃下固化成膜，得到成品硅橡胶复合膜；
其中硅橡胶为羟基硅橡胶或乙烯基硅橡胶，高分子基膜为无纺布及涂覆在无纺布上的高分子多孔膜，高分子多孔膜为聚砜、聚醚砜、聚丙烯睛、聚乙烯、聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。
2.权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)制备硅橡胶水乳液时采用生胶，或者直接由硅单体合成的水乳液。
3.权利要求2的制备方法，其特征在于，直接由硅单体合成水乳液时，将八甲基环四硅氧烷(D4)、乳化剂、水和催化剂混合，高速搅拌使其充分乳化；之后升温至60～90℃，进行开环聚合反应2～8h；再降温到50℃～室温左右，调节体系pH值至7～8，得到羟基或乙烯基硅氧烷的乳化液，将羟基或乙烯基硅氧烷的乳化液稀释后加入交联剂和金属催化剂，得到可直接涂敷的有机硅乳液；
上述的乳化剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，催化剂为甲氧基硅烷、乙氧基硅烷或乙烯基硅氧烷；八甲基环四硅氧烷(D4)占八甲基环四硅氧烷(D4)、乳化剂、水和催化剂混合液质量的10％～40％；
采用生胶制备水乳液时，先将硅橡胶与交联剂和非离子表面活性剂、水混合搅拌，最后加入金属催化剂制成可直接涂敷的有机硅乳液；
金属催化剂为氯铂酸催化剂、氯铂酸复合催化剂、二月桂酸有机锡、辛酸亚锡中的一种或几种。
4.权利要求3的制备方法，其特征在于，乳液为羟基硅橡胶乳液时，用甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯中的一种或几种作为交联剂，其中含羟基硅橡胶的羟基与交联剂的摩尔比为1∶0.3～1.5；再加入有机锡催化剂，其中1g羟基硅橡胶中加入的有机锡催化剂量为0.01～1.0mL；
乳液为乙烯基硅橡胶乳液时，用含硅氢基团的聚硅氧烷作为交联剂，其中乙烯基硅橡胶的乙烯基与含硅氢基团的聚硅烷的硅氢基的摩尔比为1∶0.6～1.6；再加入氯铂酸络合物作为催化剂，其中1g乙烯基硅橡胶溶液中加入的氯铂酸催化剂量为0.01～1.0mL。
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