CN104437119B - 一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜及其制备方法 - Google Patents

一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜及其制备方法，先制备聚氯乙烯原膜，然后在其表面通过亲核取代反应固载N‑甲基咪唑、N‑乙基咪唑和N‑丙基咪唑等咪唑类功能单体，使膜表面形成咪唑类离子液体刷。本发明工艺简单，易于操作，不需要昂贵的仪器，易于工业化实施，制得的基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜具有良好的抗污染性能，且保持了聚氯乙烯的主链结构不被破坏，既保留聚氯乙烯膜的良好的物理性能，在重金属离子去除、水处理等应用中，又表现出离子液体独有的特性。

Description

一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备和聚合物膜水处理改性领域，具体涉及一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是一种常用的合成聚合物成膜材料，具有良好的机械性能、热稳定性、耐溶剂性以及耐微生物腐蚀性。但是由于其低表面能和强疏水性的性质导致它的抗污染性和生物相容性较差，由其制备的聚合物多孔膜在实际应用的时候容易引起非特异性蛋白质吸附，限制了PVC膜在许多方面的应用。
离子液体本身作为一种绿色环保催化剂和反应溶剂一直受到国内外学者的重视。但离子液体在使用过程中的回收，特别是在水处理过程中会溶于水而无法回收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜及其制备方法，工艺简单，易于操作，不需要昂贵的仪器，易于工业化实施，制得的基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜具有良好的抗污染性能，且保持了聚氯乙烯的主链结构不被破坏，既保留聚氯乙烯膜的良好的物理性能，在重金属离子去除、水处理等应用中，还表现出离子液体独有的特性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜是以聚氯乙烯和咪唑类离子液体为主要原料；所述的咪唑类离子液体为N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、N-丙基咪唑中的一种。
一种制备如上所述的基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的方法包括以下步骤：
1）聚氯乙烯原膜的制备
将聚氯乙烯粉末和成孔剂溶于有机溶剂中，60-75℃搅拌均匀，得到聚氯乙烯质量分数为8-25%的铸膜液，冷却、脱泡、刮膜，放入30-65℃去离子水凝固浴中成膜，用去离子水清洗，自然晾干，即得聚氯乙烯原膜；
2）聚氯乙烯微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜、水和咪唑类离子液体混合，60-90℃反应12-48h；用无水乙醇和水的混合液在室温下清洗反应后的膜2-3次，晾干，即得所述的基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
步骤1）所述的成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇类聚合物、KCl、氯化锂中的一种或多种。
步骤1）所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种。
步骤2）所述的水和咪唑类离子液体的摩尔比为5:1-1:5。
步骤2）所述的无水乙醇和水的混合液中无水乙醇和水的体积比为1:3-1:5 。
与现有技术相比，本发明成功制备了一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜，提高了聚氯乙烯膜的抗污染性和稳定性能，同时工业废水中重金属离子的回收问题得到了解决。该方法制备的基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜具有以下优点：（1）具有优良的化学稳定性；（2）具有良好的机械性能；（3）具有良好的自清洁抗污染性能；（4）对重金属回收效果好；（5）工艺简单，易于操作，设备低廉，易于推广。
附图说明
图1是基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的亲水性测试结果。
图2是基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜去除重金属Cr3+效果图。注：M0：PVC原膜；M1：12h接枝膜；M2：24h接枝膜；M3：36h接枝膜。
具体实施方式
本发明的一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备方法包括以下工艺：
（1）聚氯乙烯原膜的制备
将聚氯乙烯粉末和成孔剂溶于有机溶剂中，配成含聚氯乙烯质量分数为8-25%的铸膜液，60-75℃搅拌至均匀；溶液冷却、脱泡、刮膜，放入去离子水凝固浴中，温度为30-65℃，去除溶剂后用去离子水清洗自然晾干即得到含有聚氯乙烯原膜；
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜放入装有水溶液的反应瓶中，并加入咪唑类单体；然后升温至60-90℃反应12-48h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
实施例1
（1）聚氯乙烯原膜的制备
将聚氯乙烯粉末和成孔剂溶于有机溶剂中，配成含聚氯乙烯质量分数为8-25%的铸膜液，60-75℃搅拌至均匀；溶液冷却、脱泡、刮膜，放入去离子水凝固浴中，温度为30-65℃，去除溶剂后用去离子水清洗自然晾干即得到聚氯乙烯原膜；
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜3片（3cm*3cm）放入装有30ml水溶液的反应瓶中，并加入20mlN-甲基咪唑；然后升温至80℃反应12h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
实施例2
（1）聚氯乙烯原膜的制备：同实施例1步骤1.
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜3片（3cm*3cm）放入装有30ml水溶液的反应瓶中，并加入20mlN-乙基咪唑；然后升温至80℃反应24h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
实施例3
（1）聚氯乙烯原膜的制备：同实施例1步骤1.
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜3片（3cm*3cm）放入装有30ml水溶液的反应瓶中，并加入20mlN-甲基咪唑；然后升温至80℃反应24h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
实施例4
（1）聚氯乙烯原膜的制备：同实施例1步骤1.
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜3片（3cm*3cm）放入装有30ml水溶液的反应瓶中，并加入20mlN-甲基咪唑；然后升温至80℃反应36h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
实施例5
（1）聚氯乙烯原膜的制备：同实施例1步骤1.
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜3片（3cm*3cm）放入装有30ml水溶液的反应瓶中，并加入20mlN-甲基咪唑；然后升温至80℃反应48h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
实施例6
（1）聚氯乙烯原膜的制备：同实施例1步骤1.
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜3片（3cm*3cm）放入装有30ml水溶液的反应瓶中，并加入10mlN-甲基咪唑；然后升温至80℃反应36h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
实施例7
（1）聚氯乙烯原膜的制备：同实施例1步骤1.
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜3片（3cm*3cm）放入装有30ml水溶液的反应瓶中，并加入20mlN-甲基咪唑；然后升温至80℃反应36h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
实施例8
（1）聚氯乙烯原膜的制备：同实施例1步骤1.
（2）基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜3片（3cm*3cm）放入装有30ml水溶液的反应瓶中，并加入30mlN-甲基咪唑；然后升温至80℃反应36h；用无水乙醇和水溶液在室温下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜。
以上所述仅为本发明较佳实例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜，其特征在于：以聚氯乙烯和咪唑类液体为主要原料；所述的咪唑类液体为N-乙基咪唑、N-丙基咪唑中的一种；
所述的基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜的方法包括以下步骤：
1）聚氯乙烯原膜的制备
将聚氯乙烯粉末和成孔剂溶于有机溶剂中，60-75℃搅拌均匀，得到聚氯乙烯质量分数为8-25%的铸膜液，冷却、脱泡、刮膜，放入30-65℃去离子水凝固浴中成膜，然后用去离子水清洗，自然晾干，即得聚氯乙烯原膜；
2）聚氯乙烯微孔膜的制备
将聚氯乙烯原膜、水和咪唑类液体混合，60-90℃反应12-48h；用无水乙醇和水的混合液在室温下清洗反应后的膜2-3次，晾干，即得所述的基于聚氯乙烯离子液的聚合物微孔膜；
步骤2）所述的水和咪唑类液体的摩尔比为5:1-1:5。
2.根据权利要求1所述的聚合物微孔膜，其特征在于：步骤1）所述的成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇类聚合物、KCl、氯化锂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的聚合物微孔膜，其特征在于：步骤1）所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种。
4.根据权利要求1所述的聚合物微孔膜，其特征在于：步骤2）所述的无水乙醇和水的混合液中无水乙醇和水的体积比为1:3-1:5。
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