一种接枝树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种接枝树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料的制备方法，包括以下步骤：以树枝状聚合物为原料，通过硅烷偶联剂对树枝状聚合物进行改性，得到改性的树枝状聚合物；步骤二，将改性的树枝状聚合物与表面涂覆聚多巴胺的静电纺丝纳米纤维膜反应，得到改性的静电纺丝纳米纤维膜；步骤三，采用改性物质对无机纳米颗粒进行改性，得到改性的无机纳米颗粒；步骤四，将改性静电纺丝纳米纤维膜置于改性的无机纳米颗粒溶液中放置一段时间，完成接枝反应，得到所述的树枝状聚合物静电纺纳米纤维膜油水分离材料。树枝状聚合物表面的特殊官能团，使其对纳米纤维膜的润湿性有很大的调节空间，有良好的应用前景。

Preparation and application of a kind of oil-water separation material of electrospun nanofiber membrane grafted with dendrimer

【技术实现步骤摘要】
一种接枝树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料的制备方法及应用
本专利技术属于过滤材料制备和油水分离领域，具体涉及一种接枝树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料的制备方法及应用。
技术介绍
水资源是人类赖以生存和发展的基础，然而随着工农业的不断发展，伴随而来的水污染已经严重阻碍人类社会的可持续发展。近年来，由于人们对能源和石化产品的需求日益增长，对石油资源的大量开采、加工、运输和使用过程导致水面溢油事故频发并排放出巨量含油污水，其对生态环境都具有长期的危害并且严重威胁人类身体健康。因此，对于水体油污染的治理是一项艰巨而迫切的全球性问题。而传统油水分离法如重力沉降法、吸附法、离心分离法、化学法等，由于分离效率较低、存在二次污染问题等已经逐渐无法满足实际需要。然而，膜分离法过程简单逐渐成为当今国内外油水分离研究的热点和方向之一。制备一种对油水乳液具有优异分离性能的超亲水的分离膜，从而实现对水的保护，是一种高效率、低成本、绿色环保的分离方法。专利CN110437463A，提出了一种树枝状聚合物、其制备方法及其应用，主要是以超支化聚酯酰胺为原料，升温至120℃-250℃，长烷基链单体混合均匀，在该温度下反应1-8小时得到树枝状聚合物，可直接应用于工程塑料体系改性方面；专利CN110424099A通过将静电纺丝膜进行酸碱改性，并加入金属离子得到用于油水分离的多级复合纳米纤维膜用于油水分离。在专利库中，并未查到直接将树枝状聚合物接枝到油水分离膜材料的构筑思路。本专利技术将树枝状聚合物接枝到静电纺纳米纤维膜的表面，得到改性油水分离膜，并且可通过接枝无机纳米颗粒增加膜表面的粗糙度，使其较其他油水分离膜的性能更优。本专利技术的提出可以为膜的改性和高效分离乳化油水提供一定的参考价值。本专利技术人在研究高效分离油水分离的实验过程中，发现改性后的树枝状聚合物与高分子化合物紧密结合，有利于提高膜对油水的选择性，并且通过接枝改性无机纳米颗粒，可以极大地提高油水分离膜的粗糙度有利于提高油水分离。因此，本专利技术提供一种改性树枝状聚合物与高分子化合物稳定结合形成膜并接枝改性无机纳米颗粒的工作思路，使膜在油水分离的过程中发挥更加稳定的优势。
技术实现思路
结合静电纺丝纳米纤维膜的结构优势、树枝状聚合物表面丰富官能团和纳米颗粒粗糙化表面结构的构筑，本专利技术制备了一种具有一定粗糙度的油水分离膜。一种接枝树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，以树枝状聚合物为原料，通过硅烷偶联剂对树枝状聚合物进行改性，得到改性的树枝状聚合物；步骤二，将步骤一制备得到的改性的树枝状聚合物与表面涂覆聚多巴胺的静电纺丝纳米纤维膜反应，得到改性的静电纺丝纳米纤维膜；步骤三，采用改性物质对无机纳米颗粒进行改性，得到改性的无机纳米颗粒；步骤四，将步骤二制备得到的改性静电纺丝纳米纤维膜置于步骤三制备得到的改性的无机纳米颗粒溶液中放置一段时间，完成接枝反应，得到所述的树枝状聚合物静电纺纳米纤维膜油水分离材料。运用静电纺丝方法得到纳米纤维膜，所用的高分子化合物可以为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚吡咯烷酮、聚苯胺、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、聚砜、聚醚砜、聚酰胺等。所述的树枝状聚合物为聚酰胺–胺（G1）、聚酰胺–胺（G2）、聚酰胺–胺（G3）、聚酰胺–胺（G4）、聚酰胺–胺（G5）和聚酰胺–胺（G6）中的一种或多种。树枝状聚合物可通过硅烷偶联剂进行接枝改性，所述用的硅烷偶联剂可以为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、g-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。硅烷偶联剂与树枝状聚合物PAMAM的质量比为(0.1:1)-（10:1）。将树枝状聚合物PAMAM放入反应器中，升高温度在90-300℃，随之加入硅烷偶联剂混合均匀，在该温度下反应得到改性的树枝状聚合物，反应时间为0.1-10小时。树枝状聚合物通过聚多巴胺接枝在纳米纤维膜表面。改性的纳米纤维膜可以通过无机纳米颗粒进行粗糙化改性，所用的无机纳米颗粒为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝或氧化锌纳米粒子中的至少一种。无机纳米颗粒的改性物质为乙醇胺、丙醇胺、异丙醇胺、丁醇胺、异丁醇胺、戊醇胺、己醇胺等一种，通过加热浸泡的方式进行改性。制备成功的油水分离膜置于改性的无机纳米颗粒溶液中放置1-12小时，完成接枝反应。将树枝状聚合物置于硅烷偶联剂改性溶液中改性，可以用相同或不同的硅烷偶联剂改性溶液改性一次或者多次，每次改性时间为0.1-10小时；将无机纳米颗粒置于胺类改性溶液中改性，可以用相同或不同的胺类改性溶液改性一次或者多次，每次改性时间为0.1-10小时；将改性后的无机纳米颗粒与制备好的接枝改性树枝状聚合物油水分离膜进行充分反应接触，接枝改性一次或者多次，每次改性时间为1-12小时。所述的改性溶液及接枝温度均为25~300℃。通过接枝改性无机纳米颗粒二氧化硅等得到具有一定粗糙度的油水分离膜，通过膜表面对油水两相的亲和力的不同，使油水分离膜选择性的透过油水。同时膜表面的粗糙可以将增强油滴的碰撞速率，使之能够应用于油水乳液的高效分离。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：静电纺丝纳米纤维膜的直径可控、孔隙率高、结构均匀性好等，赋予膜材料优异的结构性能。通过在纳米纤维膜表面接枝改性树枝状聚合物，利用树枝状聚合物表面丰富的官能团，并引入改性无机纳米颗粒增加其粗糙度，有利于增加油滴的碰撞效率，同时可以减少膜污染现象的发生。本专利技术的本专利技术人经过大量的研究发现，将树枝状聚合物接枝到膜表面，能够实现牢固稳定，且能很好地提高油水分离效率。附图说明图1为采用粒径为30nm的SiO2对接枝的树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料进行修饰的SEM图。图2为采用粒径为400nm的SiO2对接枝的树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料进行修饰的SEM图。图1和图2显示了制备的油水分离材料的表面粗糙情况。具体实施方式：为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。实施例1以聚丙烯腈为原料制备静电纺丝纳米纤维膜。以树枝状聚合物PAMAM（G1）为树枝状聚合物，通过硅烷偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性。随后，以纳米二氧化硅为无机纳米颗粒，通过乙醇胺改性，改性后的纳米二氧化硅接枝到油水分离膜上。在氮气保护下，将2.5g树枝状聚合物PAMAM（G1）加入三口烧瓶中，将温度升高至180℃，然后，向三角烧瓶中加入10g硅烷偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷，并且混合均匀，在该温度下反应6小时，停止反应冷凝即得到硅烷偶联剂改性的PAMAM。将改性的树枝状聚合物与表面涂覆聚多巴胺的纳米纤维膜反应，得到改性的纳米纤维膜。以纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接枝树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，以树枝状聚合物为原料，通过硅烷偶联剂对树枝状聚合物进行改性，得到改性的树枝状聚合物；/n步骤二，将步骤一制备得到的改性的树枝状聚合物与表面涂覆聚多巴胺的静电纺丝纳米纤维膜反应，得到改性的静电纺丝纳米纤维膜；/n步骤三，采用改性物质对无机纳米颗粒进行改性，得到改性的无机纳米颗粒；/n步骤四，将步骤二制备得到的改性静电纺丝纳米纤维膜置于步骤三制备得到的改性的无机纳米颗粒溶液中放置一段时间，完成接枝反应，得到所述的树枝状聚合物静电纺纳米纤维膜油水分离材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种接枝树枝状聚合物静电纺丝纳米纤维膜油水分离材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，以树枝状聚合物为原料，通过硅烷偶联剂对树枝状聚合物进行改性，得到改性的树枝状聚合物；
步骤二，将步骤一制备得到的改性的树枝状聚合物与表面涂覆聚多巴胺的静电纺丝纳米纤维膜反应，得到改性的静电纺丝纳米纤维膜；
步骤三，采用改性物质对无机纳米颗粒进行改性，得到改性的无机纳米颗粒；
步骤四，将步骤二制备得到的改性静电纺丝纳米纤维膜置于步骤三制备得到的改性的无机纳米颗粒溶液中放置一段时间，完成接枝反应，得到所述的树枝状聚合物静电纺纳米纤维膜油水分离材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述的树枝状聚合物为聚酰胺–胺（G1）、聚酰胺–胺（G2）、聚酰胺–胺（G3）、聚酰胺–胺（G4）、聚酰胺–胺（G5）和聚酰胺–胺（G6）中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、g-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的的制备方法，其特征在于，在所述的步骤一中，所述的硅烷偶联剂与树枝状聚合物的质量比为（0.1:1）-（10:1）。


5.根据权利要求1所述的的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李望良，唐斌，宋太沧，王宇，
申请(专利权)人：雅邦绿色过程与新材料研究院南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32