CN108654398A - 一种防静电气体分离复合膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防静电气体分离复合膜及其制备方法，在多孔底膜上浸涂含有离子液体的分离层溶液，制备成防静电的复合膜。溶于非极性溶剂的离子液体可以与分离层膜液混合均匀，得到均相的分离层膜液。制备的复合膜不仅保持了原有的渗透和分离性能，且具有防静电性能。本发明方法制备防静电复合膜，适用于油库、加油站的油气回收，具有广泛的应用前景。

Description

一种防静电气体分离复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及防静电膜技术，特别是涉及一种用于气体分离的防静电复合膜的制备方法。
背景技术
静电是油库和加油站着火爆炸事故主要点火源之一，油库加油站中的油品在储存、运输、输送、装卸等过程中，不可避免地会产生静电。油品本身属于易燃易爆液体，当静电放电能量超过油蒸气的最小引燃能量时，就可引燃引爆油品。油库加油站在营运过程中静电的危害是非常大的。油气回收系统安装于加油站、油库，保证汽油工艺流程内如购进、销售和存储等环节产生的油气能有效的进行回收，以减少环境污染、减轻经营损耗和降低火灾风险系数。因此要求油气回收装置具有防静电性能。
目前，膜法回收工艺由于其设备简单、运行成本低、环保节能、回收率高等优势，已广泛应用于加油站的油气回收。分离膜是膜法回收系统的核心，因此分离膜具有防静电性能是至关重要的。用于油气回收的分离膜是一种以硅橡胶为分离层的复合膜。该复合膜在油气回收过程中具有良好的分离性能，但是硅橡胶为不导电的高分子材料，属于绝缘体。
CN109731906 A中公开了一种纳米粒子改性硅橡胶复合膜的制备方法。该方法制备的复合膜具有防静电性能，但是将纳米粒子加入硅橡胶铸膜液的方法，对纳米粒子的粒度要求高，并且纳米粒子容易发生团聚，其在铸膜液中的分散困难。浸涂法制备复合膜的涂层液粘度低，纳米粒子更容易团聚，不能分散得到均相涂层液。另一种方法是在复合膜中间加入一层导电聚合物层，该方法生产工艺复杂，且仅有的几种导电聚合物难溶难熔，不易于制备气体分离复合膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备防静电性能的气体分离复合膜及其制备方法。本发明的技术核心在于在分离层膜液中加入离子液体，涂覆得到具有防静电性能的气体分离复合膜。本发明制备的气体分离复合膜的分离选择性保持不变。
为了实现本发明的目的采用如下的技术方案：
一种具有导电性的气体分离复合膜，由底膜和具有导电性的分离层构成。底膜为具有渗透性的多孔超滤或微滤膜，所述底膜上为具有选择分离性能的分离层，所述分离层为具有气体渗透性能的硅橡胶，分离层具有防静电性能，电阻值在106-108之间。
进一步地，在上述技术方案中，所述底膜为孔径10-2000nm的多孔膜，所述底膜包括聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯。
进一步地，在上述技术方案中，分离层厚度为0.05-5μm，最优选为0.1-2μm。
具有导电性的气体分离复合膜制备过程如下：
分离层膜液配制：将交联剂、催化剂加入硅氧烷预聚物的异辛烷溶液中，加热搅拌，后向膜液中加入离子液体，继续搅拌得到均相分离层膜液
复合膜的制备：将含有离子液体的分离层膜液涂覆在多孔超滤底膜上晾干后，热交联处理，制得气体分离膜。
所述(1)中交联剂是聚甲基氢硅氧烷，催化剂是1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物，硅氧烷预聚物是乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物。
进一步地，上述一种防静电气体分离复合膜的具体制备方法，包括以下步骤：
1)配制含有离子液体的分离层膜液：将聚甲基氢硅氧烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物加入乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物的异辛烷溶液中，加热搅拌后加入离子液体，继续搅拌至均相，制得分离层膜液；
或者是，将聚甲基氢硅氧烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物和离子液体加入乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物的异辛烷溶液中，加热搅拌至均相；
2)复合膜的制备：将含有离子液体的分离层膜液涂覆在渗透性高的多孔超滤或微滤底膜上，晾干后，热交联处理，脱除溶剂制得复合膜；
所述离子液体包括1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
所述(1)中离子液体包含但不限于1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，加入量为预聚物和异辛烷体系质量的1000ppm-10000ppm。
所述(1)中加热搅拌的温度为40℃，搅拌时间为60min。
所述(1)中继续搅拌的温度为40℃，搅拌时间为30-60min。
所述(2)中底膜为孔径10-2000nm的多孔膜。所述底膜包括聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯。
所述(2)中热处理温度为100℃，热处理时间为20min。
所述(2)中分离层厚度为0.05-5μm，最优选为0.1-2μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明采用离子液体制备具有防静电性能的复合膜，使其保持原有的分离选择性，同时具备防静电性能。
2、本发明方法制备的防静电气体分离复合膜，适用于加油站、油库中油气的回收装置，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是气体分离复合膜的测试装置示意图。
图中，1原料气；2进气阀；3压力表；4膜及渗透池；5温控装置；6压力表；7皂泡流量计。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明实施例制备的复合膜的电阻采用表面电阻测试仪测试。
本发明实施例制备的复合膜的渗透和分离性能采用纯O2和N2的渗透速率J和O2/N2分离系数αO2/N2来表征。测试装置如图1所示。
对比例1
将70份乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物溶解在930份异辛烷中，加入4份聚甲基氢硅氧烷，3份1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物，40℃下搅拌60min，配制成分离层膜液。将分离层膜液均匀涂覆在孔径为25nm的聚丙烯腈底膜上，室温晾干10min，在100℃下干燥20min，制得复合膜。25℃下测试其O2和N2通量的渗透和分离性能分别是JN2＝0.29m3/m2·h·bar，αO2/N2＝2.33。测试其表面电阻测为1012Ω，无导电性，是绝缘体。
实施例1
将70份乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物溶解在930份异辛烷中，加入4份聚甲基氢硅氧烷，3份1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物，40℃下搅拌60min，后加入1份1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，40℃下搅拌30min，配制成分离层膜液。将分离层膜液均匀涂覆在孔径为25nm的聚丙烯腈底膜上，室温晾干10min，在100℃下干燥20min，制得复合膜。25℃下测试其O2和N2通量的渗透和分离性能分别是JN2＝0.28m3/m2·h·bar，αO2/N2＝2.33。测试其表面电阻测为108Ω。
实施例2
将70份乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物溶解在930份异辛烷中，加入4份聚甲基氢硅氧烷，3份1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物，40℃下搅拌60min，后加入10份1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，40℃下继续搅拌60min，配制成分离层膜液。将分离层膜液均匀涂覆在孔径为25nm的聚丙烯腈底膜上，室温晾干10min，在100℃下干燥20min，制得复合膜。25℃下测试其O2和N2通量的渗透和分离性能分别是JN2＝0.24m3/m2·h·bar，αO2/N2＝2.33。测试其表面电阻测为106Ω。
实施例3
将70份乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物溶解在930份异辛烷中，加入4份聚甲基氢硅氧烷，3份1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物，加入10份1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，40℃下搅拌90min，配制成分离层膜液。将分离层膜液均匀涂覆在孔径为25nm的聚丙烯腈底膜上，室温晾干10min，在100℃下干燥20min，制得复合膜。25℃下测试其O2和N2通量的渗透和分离性能分别是JN2＝0.28m3/m2·h·bar，αO2/N2＝2.33。测试其表面电阻测为106Ω。
对比例1中没有加入离子液体，制备的复合膜其N2通量和O2/N2选择性分别为JN2＝0.28m3/m2·h·bar，αO2/N2＝2.33。测试复合膜的表面电阻值为1012Ω。
实施例1中离子液体的含量为预聚物与异辛烷体系质量的1000ppm，含量较低，易得到均相的分离层膜液，制备的复合膜其N2通量和O2/N2选择性与加入离子液体之前保持一致。测试复合膜的表面电阻值为108Ω，与对比例1相比，电阻变小，符合防静电要求。
实施例2中离子液体的含量是预聚物与异辛烷体系质量的10000ppm，离子液体的含量增加，仍可以得到均相的分离层膜液，制备的复合膜其N2通量和O2/N2选择性与加入离子液体之前保持一致。测试复合膜的表面电阻值为106Ω，符合防静电要求。增加离子液体的用量可以提高复合膜的导电性。
实施例3中将离子液体在加热搅拌前与其他物质一起加入，加热搅拌后仍可得到均相的分离层膜液，制备的复合膜其N2通量和O2/N2选择性与加入离子液体之前保持一致。测试复合膜的表面电阻值为106Ω，符合防静电要求。

Claims (7)

1.一种防静电气体分离复合膜，其特征在于：
底膜为具有渗透性的多孔超滤或微滤膜，所述底膜上为具有选择分离性能的分离层，所述分离层为具有气体渗透性能的硅橡胶，分离层具有防静电性能，电阻值在106-108之间。
2.根据权利要求1所述的防静电气体分离复合膜，其特征在于：
所述底膜为孔径10-2000nm的多孔膜，所述底膜包括聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯。
3.如权利要求1或2所述一种防静电气体分离复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)配制含有离子液体的分离层膜液：将聚甲基氢硅氧烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物加入乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物的异辛烷溶液中，加热搅拌后加入离子液体，继续搅拌至均相，制得分离层膜液；
或者是，将聚甲基氢硅氧烷、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物和离子液体加入乙烯基甲基硅氧烷-辛基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物的异辛烷溶液中，加热搅拌至均相；
2)复合膜的制备：将含有离子液体的分离层膜液涂覆在具有渗透性多孔超滤或微滤底膜上，晾干后，热交联处理，脱除溶剂制得复合膜；
所述离子液体包括1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
4.根据权利要求3所述的防静电气体分离复合膜的制备方法，其特征在于：
离子液体的含量为预聚物和异辛烷体系质量的1000ppm-10000ppm。
5.根据权利要求3所述的制备防静电气体分离复合膜的方法，其特征在于：
1)中，加热搅拌的温度为40℃，搅拌时间为60min。
6.根据权利要求3所述的制备防静电气体分离复合膜的方法，其特征在于：1)中，继续搅拌的温度为40℃，搅拌时间为30-60min。
7.根据权利要求3所述的防静电气体分离复合膜的制备方法，其特征在于：
2)中，热交联温度为100℃，热交联时间为20min。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115121135A (zh) * 2022-06-20 2022-09-30 西安交通大学 一种混合基质膜及其制备方法和应用以及一种空分制氮装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102008909A (zh) * 2010-12-13 2011-04-13 大连欧科膜技术工程有限公司 一种气体分离复合膜的制备方法
CN104448506A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 绍兴佳华高分子材料股份有限公司 一种持久有效的抗静电聚烯烃复合材料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102008909A (zh) * 2010-12-13 2011-04-13 大连欧科膜技术工程有限公司 一种气体分离复合膜的制备方法
CN104448506A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 绍兴佳华高分子材料股份有限公司 一种持久有效的抗静电聚烯烃复合材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115121135A (zh) * 2022-06-20 2022-09-30 西安交通大学 一种混合基质膜及其制备方法和应用以及一种空分制氮装置
CN115121135B (zh) * 2022-06-20 2024-02-27 西安交通大学 一种混合基质膜及其制备方法和应用以及一种空分制氮装置

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