CN105879721A - 一种光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法 - Google Patents
一种光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于渗透汽化分离膜制备领域，尤其涉及一种光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法。所述膜的制备方法采用以下工艺步骤：1)将超支化聚硅氧烷、正己烷、107胶、二丁基二月桂酸锡反应后，形成铸膜料液；2)在铸膜料液中加入交联剂、光引发剂混合后置于聚偏氟乙烯底模上，在紫外光固化机中交联成膜；3)将膜在空气和真空干燥箱干燥后得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。本发明制备的超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，其超支化聚硅氧烷上的乙氧基与107胶的端羟基交联，同时超支化聚硅氧烷上的碳碳双键与交联剂交联，形成超高交联网络结构，在一定程度上提高了膜的机械强度，同时使得超支化聚硅氧烷膜更加地疏水，更有利于渗透汽化分离丁醇。
Description
技术领域
本发明属于渗透汽化分离膜制备领域，尤其涉及一种光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法。
背景技术
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发展，其中生物丁醇被认为是性能更优的第二代生物能源。但在发酵法制备生物丁醇的过程中却存在较为严重的丁醇对菌种的抑制作用，使发酵过程不能连续进行，因此需要及时将丁醇从发酵液中分离。渗透汽化过程被认为是最有希望的低能耗、高分离效率的液体混合物分离过程。一些疏水性的膜材料被先后用于分离水中丁醇的开发研究。
渗透汽化复合膜通常是将一层薄的致密选择层置于一层多孔机械稳定的支持层，允许渗透汽化过程中在一定的压差下存在高的通量及选择性。在高通量膜的发展过程中，更多的研究倾向于改变膜结构以形成不对称的或复合结构的致密薄膜。但是，膜厚度的下降经常会伴随着膜选择性的降低，这是由于膜厚度的降低导致了膜表面产生了大量的缺陷，无法形成表面无缺陷致密膜。因此，限制膜厚度的原因是多方面的，一般包含支撑层膜的孔径、孔分布及表面的粗糙程度。
超支化聚合物是一种具有独特拓扑结构的新型聚合物，具有结构高度支化、表面官能团密度高、化学稳定性良好、表面功能化简单易行、易于成膜等特点。更重要的是，超支化聚合物具有比较大的自由体积，分子结构相对疏松。将超支化聚合物特殊的三维分子结构引入到聚硅氧烷渗透汽化膜的分离层内部，大幅度地提高膜的通量，但其分离因子不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于从水中分离丁醇的超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，以克服现有技术的缺陷。
本发明提出的一种光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤，按重量份数计：
A将超支化聚硅氧烷1.5-2份、正己烷86-89份、107胶7.5-10份、二丁基二月桂酸锡0.5-1.0份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
B在所述铸膜料液中加入0.2-1.2份的交联剂、0.1-0.3份光引发剂于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
C制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
优选的，所述超支化聚硅氧烷的支化度为0.70、0.75、0.80。
优选的，所述107胶的粘度为1000cs、1万cs、100万cs。
优选的，所述交联剂为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。
优选的，所述光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
本发明还提出一种光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，其特征在于配方包括如下组分，按重量份数计：超支化聚硅氧烷1.5-2份、正己烷86-89份、107胶7.5-10份、二丁基二月桂酸锡0.5-1.0份、交联剂0.2-1.2份、光引发剂0.1-0.3份。
优选的，所述超支化聚硅氧烷的支化度为0.70、0.75、0.80。
优选的，所述107胶的粘度为1000cs、1万cs、100万cs。
优选的，所述交联剂为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。
优选的，所述光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
本发明提供的超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，通过交联超支化聚硅氧烷上的碳碳双键以达到交联改性的目的。超支化聚硅氧烷上的乙氧基与107胶的端羟基化学交联，随后超支化聚硅氧烷上的碳碳双键再与交联剂进行紫外光交联，形成超高交联网络结构，在一定程度上提高了膜的机械强度，同时含双键交联剂的引入使得超支化聚硅氧烷膜更加地疏水，更有利于渗透汽化分离丁醇。
综上所述，本发明提供的光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法，具有以下优点：
1、本发明使用光固化法，聚合效率高，工艺简单，操作方便，生产重复性好。
2、本发明运用多重交联形成超高交联网络结构的超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，其本身稳定性良好，物理结构稳定，膜的疏水性大大提升。
3、采用本发明方法制备的超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，由于改性的超支化保持比较大的自由体积，分子结构相对疏松，对丁醇的渗透性能好，其分离因子高。
具体实施方式：
以下是光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜制备方法的实施例，但所述实施例不构成对本发明的限制。
实施例1：
1)制备铸膜料液：
将0.70支化度超支化聚硅氧烷1.5份、正己烷86份、1000cs粘度107胶7.5份、二丁基二月桂酸锡0.5份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加入0.2份的1，6-己二醇二丙烯酸酯、0.1份1-羟基环己基苯基甲酮于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为668.34g/m2h，其分离因子为44.1。
实施例2：
1)制备铸膜料液：
将0.70支化度超支化聚硅氧烷2份、正己烷89份、1000cs粘度107胶10份、二丁基二月桂酸锡1.0份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加入0.2份的1，6-己二醇二丙烯酸酯、0.15份1-羟基环己基苯基甲酮于于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为676.32g/m2h，其分离因子为45.9。
实施例3：
1)制备铸膜料液：
将0.75支化度超支化聚硅氧烷1.5份、正己烷88份、1万cs粘度107胶7.5份、二丁基二月桂酸锡0.5份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加入0.4份的1，6-己二醇二丙烯酸酯、0.2份1-羟基环己基苯基甲酮于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为654.76g/m2h，其分离因子为42.4。
实施例4：
1)制备铸膜料液：
将0.80支化度超支化聚硅氧烷2份、正己烷89份、1万cs粘度107胶10份、二丁基二月桂酸锡1.0份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加0.5份的二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.25份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为748.87g/m2h，其分离因子为41.3。
实施例5：
1)制备铸膜料液：
将0.80支化度超支化聚硅氧烷1.8份、正己烷88份、100万cs粘度107胶9份、二丁基二月桂酸锡0.5份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加入1.1份的1，6-己二醇二丙烯酸酯、0.25份1-羟基环己基苯基甲酮于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为745.46g/m2h，其分离因子为38.3。
实施例6：
1)制备铸膜料液：
将0.80支化度超支化聚硅氧烷2份、正己烷89份、1万cs粘度107胶8.8份、二丁基二月桂酸锡0.75份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加入1.2份的二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.3份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为677.13g/m2h，其分离因子为42.5。
实施例7：
1)制备铸膜料液：
将0.80支化度超支化聚硅氧烷1.5份、正己烷86份、1000cs粘度107胶10份、二丁基二月桂酸锡0.75份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加入0.2份的二乙烯基苯、0.15份1-羟基环己基苯基甲酮于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为728.34g/m2h，其分离因子为46.4。
实施例8：
1)制备铸膜料液：
将0.75支化度超支化聚硅氧烷1.6份、正己烷87份、1万cs粘度107胶8.0份、二丁基二月桂酸锡0.75份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加入0.6份的二乙烯基苯、0.2份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为648.34g/m2h，其分离因子为50.9。
实施例9：
1)制备铸膜料液：
将0.70支化度超支化聚硅氧烷2份、正己烷86份、100万cs粘度107胶10份、二丁基二月桂酸锡1.0份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
2)交联成膜：
在所述铸膜料液中加入1.2份的二乙烯基苯、0.25份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
3)后处理：
制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
将上述超支化聚硅氧烷膜用于渗透汽化分离水中正丁醇，其渗透汽化结果为：渗透通量为676.87g/m2h，其分离因子为40.3。
上述实施例的描述应该被视为说明，易于理解的是，可在不脱离如在权利要求书中阐述的本发明的情况下使用上文阐述的特征的许多变化和组合，这类变化并不被视为脱离了本发明的精神和范围，且所有这类变化都包括在以上权利要求书的范围内。
Claims (10)
1.一种光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤，按重量份数计：
A将超支化聚硅氧烷1.5-2份、正己烷86-89份、107胶7.5-10份、二丁基二月桂酸锡0.5-1.0份在60～80℃下反应12h后，形成铸膜料液；
B在所述铸膜料液中加入0.2-1.2份的交联剂、0.1-0.3份光引发剂于30℃下混合均匀，将混合后的铸膜料液超声处理10分钟后置于聚偏氟乙烯底模上，静置10min后在平面紫外光固化机中固化1小时至交联成膜。
C制得的膜在空气中干燥2小时，然后转入真空干燥箱于40℃下干燥12小时得超支化聚硅氧烷渗透汽化膜。
2.根据权利要求1所述光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述超支化聚硅氧烷的支化度为0.70、0.75、0.80。
3.根据权利要求1-2所述光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述107胶的粘度为1000cs、1万cs、100万cs。
4.根据权利要求1-3所述光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述交联剂为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.根据权利要求1-4所述光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
6.一种光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，其特征在于配方包括如下组分，按重量份数计：超支化聚硅氧烷1.5-2份、正己烷86-89份、107胶7.5-10份、二丁基二月桂酸锡0.5-1.0份、交联剂0.2-1.2份、光引发剂0.1-0.3份。
7.根据权利要求6所述光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，其特征在于，所述超支化聚硅氧烷的支化度为0.70、0.75、0.80。
8.根据权利要求6-7所述光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，其特征在于，所述107胶的粘度为1000cs、1万cs、100万cs。
9.根据权利要求6-8所述光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，其特征在于，所述交联剂为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.根据权利要求6-9所述光和化学交联超支化聚硅氧烷渗透汽化膜，其特征在于，所述光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160824 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |