一种增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，属于油水分离膜材料技术领域。其技术方案为：包括如下步骤:在碱性条件下，通过迈克尔加成反应，将聚合物P（MeO

Coating process of graphene filtration membrane material with enhanced hydrophilicity

【技术实现步骤摘要】
一种增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺
本专利技术涉及油水分离膜材料
，尤其涉及一种增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺。
技术介绍
随着我国工业的快速发展，含油废水排放量也逐年增加，成分日趋复杂。若油田废水未经处理直接排放，不但造成水资源的极大浪费，同时也造成严重的环境污染。随着国家环保要求的提高及节能减排政策的提出，含油废水处理技术成为影响油田可持续发展的重要因素。膜分离技术是一种新型的油水分离方式，具有能耗低、单级分离效率高、过程灵活简单、环境污染低、通用性强等优点。膜是膜分离技术的核心。随着材料科学的发展，近年来基于特殊润湿性的表面材料研究发展迅猛，主要包括超亲水、超疏水、超亲油、超疏油、超双疏、超双亲表面等。通过设计材料表面的特殊浸润性，得到超疏油或者超疏水的分离材料，无疑是提高其油水分离性能最有效的手段，尤其是具有超亲水和水下超疏油性能的膜，当含油废水接触膜表面时，水可以快速浸润往下渗透，而膜表面始终保持超疏油性，油阻截在过滤膜表面，从而达到动态流体中油水混合物高通量快速分离的效果，应用前景更为广阔。以三维多孔石墨烯组装体作为膜材料，前期已实现石墨烯纳米材料规模化低成本的制备，以石墨烯纳米材料为原料制备的三维多孔石墨烯组装体，成本低廉、制备工艺简单、机械强度高、化学和热稳定性高，能作为优良的膜材料进一步推广应用。进一步将智能型温敏高分子修饰到石墨烯组装体表面，可制得在常温下具有优良超亲水-水下超疏油性的石墨烯复合过滤膜，分离效率高、分离速度快、绿色环保、抗污性能优良、可循环利用、使用寿命长。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，将浸润性高分子材料接枝在聚多巴胺-石墨烯材料上，得到效率高的超亲水性油水分离膜。本专利技术的原理是：以三维多孔聚多巴胺-石墨烯凝胶材料涂层为基础，通过原子转移自由基聚合制备具有超亲水性能的聚合物，然后通过聚合物末端巯基与聚多巴胺之间的迈克尔加成反应，将聚合物接枝到涂层表面，得到特殊浸润性的油水分离膜材料。本专利技术具体的技术方案如下：一种增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，包括如下步骤:在碱性条件下，通过迈克尔加成反应，将聚合物P(MeO2MA-co-OEGMA-SH)接枝在含有多巴胺的石墨烯过滤膜材料上，形成超亲水性的石墨烯过滤膜材料。优选地，所述迈克尔加成反应在pH为8.0-9.0，浓度为0.05-0.15M的Bicine缓冲溶液中进行。优选地，将聚合物P(MeO2MA-co-OEGMA-SH)溶解于Bicine缓冲溶液中混合均匀，将聚多巴胺-石墨烯材料悬挂于溶液中，室温下搅拌18-36h，即可得到石墨烯-高分子修饰的超亲水性石墨烯复合材料过滤膜。更进一步优选为，迈克尔加成反应在pH＝8.5，0.1M的Bicine缓冲溶液中进行；所述缓冲溶液配制方法如下：将16.317gN,N-二羟乙基甘氨酸溶于1000mL去离子水中，配成0.1M的Bicine溶液；将2.4gNaOH溶于600mL去离子水中，配成0.1MNaOH溶液；将1000mL0.1M的Bicine溶液与600mL0.1M的NaOH溶液混合即得到所述Bicine缓冲溶液。所述涂装工艺具体为：将聚合物P(MeO2MA-co-OEGMA-SH)溶解于Bicine缓冲溶液，混合均匀；将聚多巴胺-石墨烯包覆的基底，悬挂于溶液中，室温下搅拌18-36h，即可得到超亲水性的石墨烯过滤膜材料。优选地，所述涂装工艺具体为，：将聚合物P(MeO2MA-co-OEGMA-SH)溶解于0.1M，pH为8.5的Bicine缓冲溶液，混合均匀；将聚多巴胺-石墨烯包覆的基底，悬挂于溶液中，室温下搅拌24h，即可得到超亲水性的石墨烯过滤膜材料。所述含有多巴胺的石墨烯过滤膜材料为以多巴胺为还原剂使氧化石墨烯在水热条件下自组装成的三维多孔网状结构。优选地，所述多巴胺和氧化石墨烯在水热反应体系中的浓度比在2：1-1：4；进一步优选地，所述水热反应的温度55-65℃，加热时间为4-8h；进一步优选为，水热反应的温度60℃，加热时间为6h。本专利技术还提供了一种用于上述的增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺上的聚合物P(MeO2MA-co-OEGMA-SH)的制备方法，包括如下步骤：以2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯、寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯为单体，双[2-(2’-溴代异丁酰氧基)乙基]二硫化物为引发剂，溴化亚铜为催化剂，2,2’-联吡啶为配体，通过原子转移自由基聚合反应，合成P(MEO2MA-co-OEGMA-S-S-MEO2MA-co-OEGMA)共聚物；再利用三丁基膦作为还原催化剂，打断P(MEO2MA-co-OEGMA-S-S-MEO2MA-co-OEGMA)共聚物中的二硫键，得到末端带有巯基的所述聚合物P(MeO2MA-co-OEGMA-SH)。优选地，所述寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯选择分子量475g/mol的单体，其命名为OEGMA475；所述原子转移自由基聚合反应合成的共聚物为P(MEO2MA-co-OEGMA475-S-S-MEO2MA-co-OEGMA475)，所述末端带有巯基的共聚物为P(MeO2MA-co-OEGMA475-SH)。优选地，所述单体2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯和寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的投料摩尔比为5：1-20:1，引发剂双[2-(2’-溴代异丁酰氧基)乙基]二硫化物用量为单体2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯摩尔量的1/150-1/50，催化剂溴化亚铜用量为单体2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯摩尔量的1/50-1/15，配体2,2’-联吡啶用量为催化剂摩尔量的0.5-3倍，进一步优选为：引发剂双[2-(2’-溴代异丁酰氧基)乙基]二硫化物用量为单体2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯摩尔量的1/100，催化剂溴化亚铜用量为单体2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯摩尔量的1/25，配体2,2’-联吡啶用量为催化剂摩尔量的1.5倍。优选地，所述三丁基膦的用量为P(MEO2MA-co-OEGMA-S-S-MEO2MA-co-OEGMA)质量的1/4-1/2，进一步优选为1/3。优选地，所述聚合物P(MeO2MA-co-OEGMA-SH)的制备方法具体为：将单体2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯和寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯溶于无水甲醇中，密封，通入氩气除氧；将引发剂双[2-(2’-溴代异丁酰氧基)乙基]二硫化物、催化剂溴化亚铜和配体2,2-联吡啶依次加入体系中，继续通氩气；然后在45-55℃下反应6-10h，反应结束后，将反应液暴露于空气中终止反应，向其中加入乙醇稀释，并通过60-200目的二氧化硅柱来除去铜催化剂；旋蒸除去大部分甲醇和乙醇，加入己烷，聚合物沉淀出来，过滤分离，得到P(MEO2MA-co-OEGMA475本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，其特征在于，包括如下步骤: 在碱性条件下，通过迈克尔加成反应，将聚合物P（MeO

【技术特征摘要】
1.一种增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，其特征在于，包括如下步骤:在碱性条件下，通过迈克尔加成反应，将聚合物P（MeO2MA-co-OEGMA-SH）接枝在含有多巴胺的石墨烯过滤膜材料上，形成超亲水性的石墨烯过滤膜材料。


2.根据权利要求1所述的增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，其特征在于，所述含有多巴胺的石墨烯过滤膜材料为以多巴胺为还原剂使氧化石墨烯在水热条件下自组装成的三维多孔网状结构。


3.根据权利要求1所述的增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，其特征在于，所述迈克尔加成反应在pH为8.0-9.0，浓度为0.05-0.15M的Bicine缓冲溶液中进行。


4.根据权利要求1所述的增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，其特征在于，将聚合物P(MeO2MA-co-OEGMA-SH)溶解于Bicine缓冲溶液中混合均匀，将聚多巴胺-石墨烯材料悬挂于溶液中，室温下搅拌18-36h，即可得到石墨烯-高分子修饰的超亲水性石墨烯复合材料过滤膜。


5.根据权利要求1所述的增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，其特征在于，所述聚合物P（MeO2MA-co-OEGMA-SH）的制备方法包括以下步骤：
以2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙氧基)乙酯、寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯为单体，双[2-(2’-溴代异丁酰氧基)乙基]二硫化物为引发剂，溴化亚铜为催化剂，2,2’-联吡啶为配体，通过原子转移自由基聚合反应，合成P(MEO2MA-co-OEGMA-S-S-MEO2MA-co-OEGMA)共聚物；
再利用三丁基膦作为还原催化剂，打断P(MEO2MA-co-OEGMA-S-S-MEO2MA-co-OEGMA)共聚物中的二硫键，得到末端带有巯基的所述聚合物P（MeO2MA-co-OEGMA-SH）。


6.根据权利要求5所述的增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，其特征在于，所述寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的分子量为475g/mol。


7.根据权利要求5所述的增强亲水性的石墨烯过滤膜材料的涂装工艺，其特征在于，所述单体2-甲基-2丙烯酸-2(2甲氧基乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓慧，韩卓，刘璐，修长军，袁新，陈超，曲颖，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，
类型：发明
国别省市：北京;11