CN104971633A - 一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,它是一种在制备膜的同时进行改性的方法,包括如下步骤:一锅法制备带有端炔基的聚乙二醇单甲醚(Pro-MPEG);氯甲基化反应制备接枝氯甲基的聚砜和亲核取代反应制备具有叠氮基的聚砜(PSf-N3);采用点击化学反应制备具有聚乙二醇单甲醚的聚砜(PSf-MPEG);利用相转化法制备PSf-MPEG膜;利用界面聚合在PSf-MPEG支撑层表面制备芳香聚酰胺复合薄膜,实现在制备膜的同时进行改性。本发明提高聚合物膜亲水性、抗污染性,是对芳香聚酰胺复合正渗透薄膜支撑层的永久改性,并可应用于化工领域。

Description

一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法
技术领域
本发明属化工技术领域,具体涉及一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法。
背景技术
目前,正渗透技术以其无需能源浪费的优势在污水处理和脱盐方面的应用越来越广泛,作为正渗透技术的核心部件——正渗透膜的也引起业内人士以及广大学者的广泛关注。近30年里,芳香聚酰胺在商业复合膜使用中一直占主导地位。芳香聚酰胺复合薄膜含聚酰胺活性层和无纺布/聚砜支撑层,活性层亲水性好、截留率高和生物降解能力优异。然而,支撑层会产生严重的内浓差极化,降低膜性能。
传统的复合薄膜的支撑层是通过相分离制作多微孔的聚砜(PSf)或者聚醚砜(PES),其膜孔较大,横截面有手指状或者海绵状的结构,这层通过相分离形成的支撑层在一定程度上提高了膜对水的阻力,但又导致了内部浓差极化,减少了通过膜的全部驱动力,导致膜水通量下降。
聚乙二醇单甲醚(MPEG)具有良好的水溶性、润湿性、润滑性、生理惰性、对人体无刺激、温和,在化妆品和制药工业中应用广泛。可选取不同分子质量级分的产品来改变制品的粘度、吸湿性和组织结构。张田林报道的“表面接枝吡啶鎓离子和水杨醛的芳香聚酰胺复合膜的制备方法”(专利申请号:201410085452)介绍了在芳香聚酰胺复合薄膜表面即活性层接枝吡啶鎓离子和水杨醛的方法,提高了膜的亲水性,但只是在膜表面改性,膜的内部固有的浓差极化问题依然得不到改善;王鹏报道的“辐照改性聚砜超滤膜的方法”(专利申请号:201410507452.9)采用紫外光辐照的方法对聚砜成品膜进行改性,没有涉及聚砜膜制备的内容且紫外光辐照易破坏膜的结构和机械强度。
发明内容
根据以上现有技术的不足,本发明提出一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,通过利用点击化学将聚乙二醇单甲醚键合到聚砜上;利用聚砜制备芳香聚酰胺复合薄膜的支撑层,在制备膜的同时一步改性,降低复合膜的内部浓差极化,提高膜抗污染能力。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,包括如下步骤:一锅法制备带有端炔基的聚乙二醇单甲醚(Pro-MPEG);氯甲基化反应制备接枝氯甲基的聚砜(PSf-Cl)和亲核取代反应制备具有叠氮基的聚砜(PSf-N3);采用点击化学反应制备具有聚乙二醇单甲醚的聚砜(PSf-MPEG);利用相转化法制备PSf-MPEG支撑层;利用界面聚合在PSf-MPEG支撑层表面制备芳香聚酰胺复合薄膜,在制备膜的同时进行改性。
具体制备方法包括以下步骤:
步骤一:一锅法制备一端接枝端炔基的聚乙二醇单甲醚:取聚乙二醇单甲醚(MPEG)和溴丙炔以及氢氧化钠粉末按照1:20:20的摩尔比混合在甲苯溶剂中,加热升温至25~75℃,反应10~72小时,对初产物进行提纯,获得一端接枝端炔基的聚乙二醇单甲醚(Pro-MPEG);
步骤二:利用氯甲基化反应制备接枝氯甲基的聚砜:取定量聚砜溶解在二氯乙烷溶剂中,放入连接枝回流冷凝装置和搅拌装置的圆底烧瓶内,随后加入无水氯化锌和氯甲基甲基醚,聚砜、无水氯化锌和氯甲基甲基醚的质量比为10:1:20,加热升温至25~50℃,反应3~12小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇沉降数次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为25~60℃,真空干燥12小时以上,获得接枝氯甲基的聚砜(PSf-Cl);
步骤三:利用亲核取代制备接枝叠氮基团的聚砜:将PSf-Cl和叠氮化钠按照摩尔比1:27取样于二甲亚砜(DMSO)溶剂中,加热升温至35~90℃,反应12~72小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇和去离子水按4:1沉降3-5次,过滤后放入真空干燥箱,设置温度为25~40℃,真空干燥12小时以上,获得接枝叠氮基团的聚砜(PSf-N3);
步骤四:利用CuI催化炔-叠氮之间的点击化学反应制备接枝聚乙二醇单甲醚的新型聚砜:将上述步骤一制备的Pro-MPEG和步骤三制备的PSf-N3按照摩尔比1:1取样用N,N-二甲基甲酰胺溶剂(DMF)溶解于施兰克瓶中,三抽三充后,在氩气氛围下注入与接枝叠氮基团的聚砜(PSf-N3)等摩尔量的溴化亚铜,以及至少与溴化亚铜等摩尔量的N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA),通氩气15分钟以上后,密闭反应容器,在35~75℃下反应12~48小时后冷却至室温,将产物用无水甲醇沉降3-5次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为25~40℃,真空干燥12小时以上,制备接枝聚乙二醇单甲醚的新型聚砜(PSf-MPEG);
步骤五:利用相转化法制备接枝聚乙二醇单甲醚的聚砜支撑层:取聚合物PSf-MPEG溶解在N’N-二甲基甲酰胺和N’-甲基吡咯烷酮的混合溶剂中,升温至25~75℃,配置8wt%~20wt%的溶液,冷却后干燥12小时以上;取一块薄的低密度的涤纶树脂无纺布(PET),用实验室胶带附在一块干净的玻璃板上,用溶剂润湿PET,用滤纸除去PET表面的剩余溶液,使用铸刀将PSf-MPEG刮在PET上后立即放入沉降浴中,10分钟后转入去离子水中储存;
步骤六:利用界面聚合在接枝聚乙二醇单甲醚的聚砜支撑层表面制备芳香聚酰胺复合薄膜:将上述步骤五所制备的支撑层浸在间苯二胺(MPD)溶液中几分钟后取出,用气刀将膜表面的多余的间苯二胺溶液去掉,然后将膜浸在1,3,5-三苯甲酰氯(TMC)溶液中几分钟后取出,去掉多余的1,3,5-三苯甲酰氯溶液,将膜放在95℃水浴里固化几分钟,接下来分别将膜浸在次氯酸钠溶液和亚硫酸氢钠溶液中,再在95℃水浴里固化几分钟后转入去离子水中保存。
优选的,所述MPEG的平均分子量分布为100~5000克/摩尔。更优选的为500~2000克/摩尔。
优选的,步骤四中采用溴化亚铜和PMDETA的催化体系,理论上PMDETA摩尔量不低于溴化亚铜摩尔量,但考虑到PMDETA成本、最终产品的产率等问题,实际应用时PMDETA与溴化亚铜的摩尔比1-1.2:1为佳。
优选的,所述步骤五中混合溶剂采用N’N-二甲基甲酰胺(DMF)和N’-甲基吡咯烷酮(NMP)按照摩尔比1:3配置。采用这个比例能较好的使膜孔成型,并且相对来说在能达到所需要的效果时成本较低。
优选的,所述步骤五的沉降浴采用3.0wt%N’-甲基吡咯烷酮(NMP)的去离子水溶液。这样就能进一步的使膜孔较好的成型,并且相对来说在能达到所需要的效果时成本较低。
优选的,所述步骤六的间苯二胺溶液的溶剂是去离子水,1,3,5-三苯甲酰氯溶液的溶剂是环己烷或者异构烷烃G系列(Isopar-G)。选用Isopar-G是因为TMC在该溶剂中具有良好的溶解性能。
本发明新型聚砜制备过程如下:
本发明有益效果是:一是采用在制膜的同时对膜进行一步改性的直接方法,改善以往先制备膜再进行改性的繁琐步骤;二是针对以往对于芳香聚酰胺等膜共混改性的MPEG随着使用流失,导致膜的亲水性降低的缺点,利用点击化学将MPEG直接接在支撑层上,将MPEG固定住,使用多次也不会减少膜的亲水性。本发明可以在制备复合膜支撑层的同时进行改性,大大改善了芳香聚酰胺复合薄膜的亲水性,提高膜对盐的截留率抗污染性能,延长了改性膜使用寿命,改性效果持久,能充分发挥聚乙二醇单甲醚的性能而又不容易流失,既提高了膜的抗污染能力和亲水性,又改善了复合薄膜的内部浓差极化问题,具有广泛的商业应用价值。
附图说明
图1为普通聚砜支撑层表面形貌图;
图2为本发明的新型聚砜支撑层表面形貌图;
图3为本发明的芳香聚酰胺复合薄膜表面形貌图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述,来对本发明作进一步详细的说明,以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明所用到的MPEG、DMF、NMP、MPD、TMC和Isopar-G均为市售。
实施例1:
取19克平均分子量为1900克/摩尔的MPEG,4克溴丙炔以及12克氢氧化钠粉末混合在甲苯溶剂中,加热升温至50℃,反应24小时,待反应完全后旋蒸去除溶剂,剩余物溶于二氯甲烷后用食盐水萃取三次,取有机相。用无水硫酸镁干燥,过滤,用冰无水乙醚沉降三次获得端炔基聚乙二醇Pro-MPEG(1900克/摩尔),产物红外谱图的2111.4处出现了明显了炔基吸收峰;产物的1H-NMR:(CDCl3,500MHz)δ:(ppm)=4.17(s,2H,-CH2C≡C),3.35(s,3H,CH3O),3.53(s,4H,O-CH2-CH2-O),2.42(s,1H,C-C≡CH);
取50克聚砜溶解在250克二氯乙烷溶剂中,放入连接枝回流冷凝装置和搅拌装置的圆底烧瓶内,随后加入5克无水氯化锌和100克氯甲基甲基醚,加热升温至40℃,反应4小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇沉降三次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为50℃,真空干燥24小时,获得接枝氯甲基的聚砜(PSf-Cl),产物的1H-NMR:(CDCl3,500MHz)δ:(ppm)=7.00~8.06(m,Ar-H),1.87(s,6H,CH3-H),4.72(s,2H,CH2Cl-H).4.72处出现了与氯原子相连的亚甲基峰;
取30克PSf-Cl和3克叠氮化钠溶于300毫升二甲亚砜(DMSO)溶剂中,加热升温至70℃,反应48小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇和去离子水按4:1沉降三次,过滤后放入真空干燥箱,设置温度为30℃,真空干燥24小时,获得接枝叠氮基团的聚砜(PSf-N3),产物的1H-NMR:(CDCl3,500MHz)δ:(ppm)=7.00~8.06(m,Ar-H),1.87(s,6H,CH3-H),4.25(s,2H,CH2N3-H),4.72处峰消失,取而代之的是4.25处与叠氮基团相连的亚甲基峰;
取5.96克Pro-MPEG(1900克/摩尔)和10克PSf-N3用200毫升N,N-二甲基甲酰胺溶剂(DMF)溶解于施兰克瓶中,三抽三冲后,在氩气氛围下注入0.58毫升PMDETA和0.4克溴化亚铜,通氩气30分钟以上后,密闭反应容器,在40℃下反应24小时后冷却至室温,将产物用无水甲醇沉降三次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为40℃,真空干燥24小时,制备PSf-MPEG(1900克/摩尔),产物红外表征谱图上2111.4的端炔基峰消失,核磁氢谱上4.25处的叠氮基团相连的亚甲基氢峰消失;
取10.91克PSf-MPEG(1900克/摩尔)溶解在DMF与NMP按照摩尔比1:3配置的80克混合溶剂中,升温至70℃,配置12wt%的溶液,冷却后干燥12小时以上,取一块薄的低密度的PET,用实验室胶带附在一块干净的玻璃板上,用溶剂润湿PET,用滤纸除去PET表面的剩余溶液,使用铸刀将PSf-MPEG(1900克/摩尔)刮在PET上后立即放入沉降浴,获得复合薄膜的支撑层,10分钟后转入去离子水中储存待用。
取支撑层在3.4wt%间苯二胺的水溶液中浸2分钟,用气刀将膜表面的多余的间苯二胺溶液去掉,然后将膜浸在0.15wt%的1,3,5-三苯甲酰氯Isopar-G溶液中1分钟后取出,去掉多余的1,3,5-三苯甲酰氯溶液,将膜放在95℃水浴里固化2分钟,接下来分别将膜浸在0.2克/升的次氯酸钠溶液2分钟和1克/升亚硫酸氢钠溶液中30秒,再在95℃水浴里固化2分钟后转入40℃去离子水中保存。
实施例2:
取10克平均分子量为1000克/摩尔的MPEG,12克溴丙炔以及4克氢氧化钠粉末混合在甲苯溶剂中,加热升温至25~75℃,反应24小时,待反应完全后旋蒸去除溶剂,剩余物溶于二氯甲烷后用食盐水萃取三次,取有机相。用无水硫酸镁干燥,过滤,用冰无水乙醚沉降三次获得Pro-MPEG(1000克/摩尔),产物表征如实施例1中所述;
取50克砜溶解在250克二氯乙烷溶剂中,放入连接枝回流冷凝装置和搅拌装置的圆底烧瓶内,随后加入5克无水氯化锌和100克氯甲基甲基醚,加热升温至25~50℃,反应3~12小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇沉降三次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为50℃,真空干燥24小时,获得接枝氯甲基的聚砜(PSf-Cl),产物表征如实施例1中所述;
取30克PSf-Cl和3克叠氮化钠溶于250毫升二甲亚砜(DMSO)溶剂中,加热升温至70℃,反应48小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇和去离子水按4:1沉降三次,过滤后放入真空干燥箱,设置温度为30℃,真空干燥24小时,获得接枝叠氮基团的聚砜(PSf-N3),产物表征如实施例1中所述;
取3.19克Pro-MPEG(1000克/摩尔)和10克PSf-N3用200毫升N,N-二甲基甲酰胺溶剂(DMF)溶解于施兰克瓶中,三抽三冲后,在氩气氛围下注入0.6毫升PMDETA和400毫克溴化亚铜,通氩气30分钟以上后,密闭反应容器,在35~75℃下反应12~48小时后冷却至室温,将产物用无水甲醇沉降三次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为25~40℃,真空干燥24小时,制备PSf-MPEG(1000克/摩尔),产物表征如实施例1中所述;
取10.91克PSf-MPEG(1000克/摩尔)溶解在DMF与NMP按照摩尔比1:3配置的80克混合溶剂中,升温至70℃,配置12wt%的溶液,冷却后干燥12小时以上,取一块薄的低密度的PET,用实验室胶带附在一块干净的玻璃板上,用溶剂润湿PET,用滤纸除去PET表面的剩余溶液,使用铸刀将PSf-MPEG刮在PET上后立即放入沉降浴中,获得复合薄膜的支撑层,10分钟后转入去离子水中储存待用。
取支撑层在3.4wt%间苯二胺的水溶液中浸2分钟,用气刀将膜表面的多余的间苯二胺溶液去掉,然后将膜浸在0.15wt%的1,3,5-三苯甲酰氯Isopar-G溶液中1分钟后取出,去掉多余的1,3,5-三苯甲酰氯溶液,将膜放在95℃水浴里固化2分钟,接下来分别将膜浸在0.2克/升的次氯酸钠溶液2分钟和1克/升亚硫酸氢钠溶液中30秒,再在95℃水浴里固化2分钟后转入40℃去离子水中保存。
实施例3:
取10.91克PSf-MPEG(500克/摩尔)溶解在DMF与NMP按照摩尔比1:3配置的80克混合溶剂中,升温至70℃,配置12wt%的溶液,反应24小时,待反应完全后旋蒸去除溶剂,剩余物溶于二氯甲烷后用食盐水萃取三次,取有机相。用无水硫酸镁干燥,过滤,真空抽滤后通过色谱柱提纯,获得Pro-MPEG(200克/摩尔),产物表征如实施例1中所述;
取50克砜溶解在250克二氯乙烷溶剂中,放入连接枝回流冷凝装置和搅拌装置的圆底烧瓶内,随后加入5克无水氯化锌和100克氯甲基甲基醚,加热升温至25~50℃,反应3~12小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇沉降三次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为50℃,真空干燥24小时,获得接枝氯甲基的聚砜(PSf-Cl),产物表征如实施例1中所述;
取30克PSf-Cl和3克叠氮化钠溶于250毫升二甲亚砜(DMSO)溶剂中,加热升温至70℃,反应48小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇和去离子水按4:1沉降三次,过滤后放入真空干燥箱,设置温度为30℃,真空干燥24小时,获得接枝叠氮基团的聚砜(PSf-N3),产物表征如实施例1中所述;
取0.73克Pro-MPEG(200克/摩尔)和10克PSf-N3用200毫升N,N-二甲基甲酰胺溶剂(DMF)溶解于施兰克瓶中,三抽三冲后,在氩气氛围下注入0.6毫升PMDETA和400毫克溴化亚铜,通氩气30分钟以上,密闭反应容器,在35~75℃下反应12~48小时后冷却至室温,将产物用无水甲醇沉降三次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为25~40℃,真空干燥24小时,制备PSf-MPEG(200克/摩尔),产物表征如实施例1中所述;
取10.91克PSf-MPEG(200克/摩尔)溶解在DMF与NMP按照摩尔比1:3配置的80克混合溶剂中,升温至70℃,配置12wt%的溶液,冷却后干燥12小时以上,取一块薄的低密度的PET,用实验室胶带附在一块干净的玻璃板上,用溶剂润湿PET,用滤纸除去PET表面的剩余溶液,使用铸刀将PSf-MPEG(200克/摩尔)刮在PET上后立即放入沉降浴中,获得复合薄膜的支撑层,10分钟后转入去离子水中储存待用。
取支撑层在3.4wt%间苯二胺的水溶液中浸2分钟,用气刀将膜表面的多余的间苯二胺溶液去掉,然后将膜浸在0.15wt%的1,3,5-三苯甲酰氯Isopar-G溶液中1分钟后取出,去掉多余的1,3,5-三苯甲酰氯溶液,将膜放在95℃水浴里固化2分钟,接下来分别将膜浸在0.2克/升的次氯酸钠溶液2分钟和1克/升亚硫酸氢钠溶液中30秒,再在95℃水浴里固化2分钟后转入40℃去离子水中保存。
实施例4:
取10.91克PSf溶解在DMF与NMP按照摩尔比1:3配置的80克混合溶剂中,升温至70℃,配置12wt%的溶液,冷却后干燥12小时以上,取一块薄的低密度的PET,用实验室胶带附在一块干净的玻璃板上,用溶剂润湿PET,用滤纸除去PET表面的剩余溶液,使用铸刀将PSf刮在PET上后立即放入沉降浴中,获得复合薄膜的支撑层,10分钟后转入去离子水中储存待用。
取支撑层在3.4wt%间苯二胺的水溶液中浸2分钟,用气刀将膜表面的多余的间苯二胺溶液去掉,然后将膜浸在0.15wt%的1,3,5-三苯甲酰氯Isopar-G溶液中1分钟后取出,去掉多余的1,3,5-三苯甲酰氯溶液,将膜放在95℃水浴里固化2分钟,接下来分别将膜浸在0.2克/升的次氯酸钠溶液2分钟和1克/升亚硫酸氢钠溶液中30秒,再在95℃水浴里固化2分钟后转入40℃去离子水中保存。
检测表征
利用接触角测试仪测试支撑层表面亲疏水性,通过过滤装置表征复合薄膜的水通量和对盐的截留率(表1),扫描电镜照片(图1和2)可以观察到,本发明的聚砜层的膜孔(图2)孔径大小和孔隙率与普通聚砜层相比有明显增大。可以看出本发明通过点击化学法将聚乙二醇单甲醚键合到聚砜制备新型聚砜层,在制备膜的同时一步改性,有利于膜成孔,增大了孔隙率,改善了膜的亲水性,提高膜抗污染性能,延长了改性膜使用寿命,改性效果持久;再次,本发明的方法是普适方法,适用范围更广泛。
表1改性膜与未改性膜能比较
注:
实施例4为对比试验,制备普通聚砜支撑层和未改性的芳香聚酰胺复合薄膜;
膜通量t时间内通过膜面积为A的纯水体积V;
盐的截留率,Cf/Cp是原料液和渗透液盐的浓度;
如表1所示:改性膜接触角下降了20~30°,膜通量增大1.5~2倍,盐的截留率从98.22%提升到了99.13%,支撑层的接触角与纯聚砜膜相比下降10~20°,复合膜通量明显增大,这些结果表明通过聚乙二醇单甲醚键合的芳香聚酰胺复合薄膜,改性膜表面亲水性明显提高,水通量明显有所提升,盐截留率变化不大。
可以看出,通过将聚乙二醇单甲醚键合在聚合物聚砜上,可以在制备复合膜支撑层的同时进行改性,大大改善了芳香聚酰胺复合薄膜的亲水性,提高膜对盐的截留率抗污染性能,延长了改性膜使用寿命,改性效果持久,能充分发挥聚乙二醇单甲醚的性能而又不容易流失,既提高了膜的抗污染能力和亲水性,又改善了复合薄膜的内部浓差极化问题,具有广泛的商业应用价值。
上面对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:一锅法制备带有端炔基的聚乙二醇单甲醚;氯甲基化反应制备接枝氯甲基的聚砜和取代化反应制备具有叠氮基的聚砜;采用点击化学反应制备接枝聚乙二醇单甲醚的聚砜;利用相转化法制备接枝聚乙二醇单甲醚的聚砜支撑层;利用界面聚合在接枝聚乙二醇单甲醚的聚砜支撑层表面制备芳香聚酰胺复合薄膜,在制备膜的同时进行改性。
2.根据权利要求1所述的芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:一锅法制备一端接枝端炔基的聚乙二醇单甲醚:取聚乙二醇单甲醚和溴丙炔以及氢氧化钠粉末按照1:20:20的摩尔比混合在甲苯溶剂中,加热升温至25~75℃,反应10~72小时,对初产物进行提纯,获得一端接枝端炔基的聚乙二醇单甲醚;
步骤二:利用氯甲基化反应制备接枝氯甲基的聚砜:取聚砜溶解在二氯乙烷溶剂中,放入连接回流冷凝装置和搅拌装置的圆底烧瓶内,随后加入无水氯化锌和氯甲基甲基醚,聚砜、无水氯化锌和氯甲基甲基醚的质量比为10:1:20,加热升温至25~50℃,反应3~12小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇沉降数次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为25~60℃,真空干燥12小时以上,获得接枝氯甲基的聚砜;
步骤三:利用亲核取代反应制备接枝叠氮基团的聚砜:将接枝氯甲基的聚砜和叠氮化钠按照摩尔比1:27取样于二甲亚砜溶剂中,加热升温至35~90℃,反应12~72小时后冷却至室温,将聚合物用无水甲醇和去离子水按4:1混合沉降3-5次,过滤后放入真空干燥箱,设置温度为25~40℃,真空干燥12小时以上,获得接枝叠氮基团的聚砜;
步骤四:利用CuI催化炔-叠氮之间的点击化学反应制备接枝聚乙二醇单甲醚的聚砜:将上述步骤一制备的一端接枝端炔基的聚乙二醇单甲醚和步骤三制备的接枝叠氮基团的聚砜按照摩尔比1:1取样用N,N-二甲基甲酰胺溶剂溶解于施兰克瓶中,三抽三充后,在氩气氛围下注入与接枝叠氮基团的聚砜等摩尔量的溴化亚铜,以及至少与溴化亚铜等摩尔量的N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺,通氩气15分钟以上后,密闭反应容器,在35~75℃下反应12~48小时后冷却至室温,将产物用无水甲醇沉降3-5次,用去离子水冲洗后放入真空干燥箱,设置温度为25~40℃,真空干燥12小时以上,制备接枝聚乙二醇单甲醚的新型聚砜;
步骤五:利用相转化法制备接枝聚乙二醇单甲醚的聚砜支撑层:取接枝了聚乙二醇单甲醚的新型聚砜溶解在N’N-二甲基甲酰胺和N’-甲基吡咯烷酮的混合溶剂中,升温至25~75℃,配置8wt%~20wt%的溶液,冷却后干燥12小时以上;取一块薄的低密度的涤纶树脂无纺布,用实验室胶带附在一块干净的玻璃板上,用溶剂润湿涤纶树脂无纺布,用滤纸除去涤纶树脂无纺布表面的剩余溶液,使用铸刀将接枝聚乙二醇单甲醚的新型聚砜刮在涤纶树脂无纺布上后立即放入沉降浴中,10分钟后转入去离子水中储存;
步骤六:利用界面聚合在接枝聚乙二醇单甲醚的聚砜支撑层表面制备芳香聚酰胺复合薄膜:将上述步骤五所制备的支撑层浸在间苯二胺溶液中几分钟后取出,用气刀将膜表面的多余的间苯二胺溶液去掉,然后将膜浸在1,3,5-三苯甲酰氯溶液中几分钟后取出,去掉多余的1,3,5-三苯甲酰氯溶液,将膜放在95℃水浴里固化几分钟,接下来分别将膜浸在次氯酸钠溶液和亚硫酸氢钠溶液中,再在95℃水浴里固化几分钟后转入去离子水中保存。
3.根据权利要求2所述的芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,其特征在于:所述步骤一中聚乙二醇单甲醚的平均分子量分布为100~5000克/摩尔。
4.根据权利要求3所述的芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,其特征在于:所述步骤一中聚乙二醇单甲醚的平均分子量分布为500~2000克/摩尔。
5.根据权利要求2所述的芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,其特征在于:所述步骤五中混合溶剂采用N’N-二甲基甲酰胺和N’-甲基吡咯烷酮按照摩尔比1:3配置。
6.根据权利要求2所述的芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,其特征在于:所述步骤五的沉降浴采用含3.0wt%N’-甲基吡咯烷酮的去离子水溶液。
7.根据权利要求2所述的芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法,其特征在于:所述步骤六的间苯二胺溶液的溶剂是去离子水,1,3,5-三苯甲酰氯溶液的溶剂是环己烷或者Isopar-G。
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