交联的聚合物膜制造技术

本发明专利技术提供一种形成交联的聚合物膜的方法，所述方法包括：提供聚合物膜以及使所述聚合物膜与包含至少一种交联剂的交联溶液接触，从而形成交联的聚合物膜，其中，所述至少一种交联剂包含至少三个含卤素的基团。本发明专利技术还提供一种交联的聚合物膜。供一种交联的聚合物膜。供一种交联的聚合物膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交联的聚合物膜


[0001]本专利技术涉及形成交联的聚合物膜的方法以及由此方法形成的交联的聚合物膜。

技术介绍

[0002]有机溶剂纳米过滤(OSN)是一种新兴的基于膜的分离技术，其可直接应用于现有的生产系统中。与吸附、快速层析、蒸发和蒸馏相比，OSN是一种性价比良好的分离技术，吸附、快速层析、蒸发和蒸馏通常耗能高，使用高温和/或使用大量溶剂，从而产生更高的生产成本并导致对环境的忧虑，而且还会产生较低品质的产品。
[0003]不论OSN的优势如何，OSN仍然存在一些缺点。例如，OSN膜在刺激性有机溶剂中的化学稳定性一直是工业用户所担心的。虽然已经设计出了具有化学稳定性并且表现出良好的截留率的聚苯并咪唑(PBI)膜，但是生产PBI膜的大多数方法需要使用有害且有毒的溶剂和化学品。
[0004]因此，本领域需要一种改进的形成膜的方法，特别是改进的形成用于OSN应用的膜的方法，该方法成本低、环境友好并且易于规模化。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决这些问题和/或提供一种用于形成聚合物膜，特别是适于但不限于有机溶剂纳米过滤的聚合物膜的改良方法。
[0006]根据第一方面，本专利技术提供一种形成交联的聚合物膜的方法，其包括：
[0007]提供聚合物膜，以及
[0008]使所述聚合物膜和包含至少一种交联剂的交联溶液接触以形成交联的聚合物膜，其中，所述至少一种交联剂包含至少三个含卤素的基团。
[0009]根据特定的方面，所述聚合物膜可由至少一种聚合物形成。具体而言，所述至少一种聚合物可包含至少一个吡咯氮基团。例如，所述至少一种聚合物可以是，但不限于：聚苯并咪唑(PBI)。
[0010]包含在所述交联溶液中的交联剂可以是任何合适的交联剂。根据特定的方面，所述至少一种交联剂可包含至少三个酰卤基团。例如，所述至少一种交联剂可以是，但不限于：均苯三甲酰氯(TMC)。
[0011]所述至少一种交联剂可溶解于交联溶液中的合适的溶剂中。所述溶剂可以是，但不限于：2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)，四氢呋喃(THF)，环戊基甲基醚(CPME)或它们的混合物。
[0012]所述方法可还包括由包含至少一种聚合物的聚合物溶液形成聚合物膜。
[0013]所述聚合物溶液可包含合适量的至少一种聚合物。具体而言，所述聚合物溶液可包含2-40％(重量/重量)的至少一种聚合物。
[0014]所述交联溶液可包括合适量的至少一种交联剂。具体而言，所述交联溶液可包含0.05-20％(重量/重量)的至少一种交联剂。
[0015]根据特定的方面，所述接触可在预定温度下持续预定时间段。例如，所述预定温度可以是10℃至40℃。例如，所述预定时间段可以是0.5小时至120小时。
[0016]所述聚合物膜可以是，但不限于：平片状膜，中空的纤维膜，管状膜或致密的膜。
[0017]根据特定的方面，所述交联的聚合物膜可具有1-1000μm的厚度。
[0018]根据另一特定的方面，所述交联的聚合物膜可以是亲水的。
[0019]根据第二方面，本文提供由第一方面的方法制备得到的交联的聚合物膜。
[0020]本专利技术还提供包含由交联剂交联的聚合物膜的交联的聚合物膜，所述交联剂包含至少三个含卤素的基团，其中，所述聚合物膜由包含至少一个吡咯氮基团的聚合物形成。
[0021]所述交联剂可以是任何合适的交联剂。根据特定的方面，所述交联剂可以是如上所述的交联剂。
[0022]所述聚合物膜可以是任何合适的聚合物膜。根据特定的方面，所述聚合物膜可以是如上所述的聚合物膜。
[0023]所述聚合物可以是任何合适的聚合物。根据特定的方面，所述聚合物可以是如上所述的聚合物。
[0024]交联的聚合物膜可优先截留包含至少一种有机溶剂和至少一种溶解的溶质的原液流溶液中分子量为150g/摩尔至2000g/摩尔的溶质。
[0025]根据特定的方面，交联的聚合物膜在有机溶剂中可以是稳定的。
[0026]根据特定的方面，交联的聚合物膜可以是亲水的。
[0027]交联的聚合物膜的厚度可以为1-1000μm。
[0028]根据特定的方面，交联的聚合物膜可用于有机溶剂纳米过滤(OSN)，气体分离，水溶液分离，渗透蒸发和燃料电池。
附图说明
[0029]为了全面地理解本专利技术并且易于实践本专利技术的效果，将通过非限定性实施例(仅示例性的实施方式)参考附图对本专利技术进行说明，在附图中：
[0030]图1显示了OSN测试中使用的模型溶质的分子结构。
[0031]图2显示了根据本专利技术的一个方面的交联的聚合物膜中PBI和TMC之间的化学交联反应。
[0032]图3(a)显示了根据本专利技术的方法的一种实施方式在交联之前(NX-PBI)和交联之后(X0-PBI和X-PBI)PBI膜的ATR-FTIR光谱；图3(b)显示了X-PBI的表面XPS光谱；图3(c)和(d)分别显示了TMC交联之前和之后的PBI膜的表面的XPS N1s窄扫描光谱。
[0033]图4显示了DMAc中溶解的交联的聚合物膜样品的UV吸收光谱。
[0034]图5显示了根据本专利技术的方法的一种实施方式交联之前(NX-PBI)和交联之后(XO-PBI和X-PBI)PBI膜的横截面和顶面的FESEM图像。
[0035]图6(a)显示了纯溶剂渗透率，图6(b)显示了根据本专利技术的一种实施方式的交联的PBI膜(X-PBI)对IPA溶液中的不同溶质的截留率。
[0036]图7显示了根据本专利技术的一种实施方式的交联的PBI膜(X0-PBI)对IPA溶液中的不同溶质的截留率。
[0037]图8显示了四环素/IPA原液、第一次渗透和第二次渗透的UV吸收光谱以及包含用
于两步过滤的渗透的分离性能的表格。
[0038]图9显示了L-α-卵磷脂/己烷原液和渗透溶液的UV吸收光谱。
[0039]图10显示了纯染料溶液、混合的染料和渗透溶液的UV吸收光谱。
[0040]图11显示了使用根据本专利技术的一种实施方式的膜对四环素/IPA溶液的96小时分离性能。
具体实施方式
[0041]如上文所解释的，本领域需要一种用于制备膜，特别是适用于有机溶剂纳米过滤(OSN)的膜的改良方法。
[0042]在精细化学工业、食品工业、药物工业、石化工业和石油工业中，膜分离工艺，即有机溶剂纳米过滤，气体分离，燃料电池，水溶液分离和渗透蒸发被认为是节能且有益的工艺。这些工艺需要稳定且高效的膜。
[0043]总体而言，本专利技术涉及交联的聚合物膜以及形成该交联的聚合物膜的方法。具体而言，所述交联的聚合物膜可用于但不限于有机溶剂纳米过滤。本专利技术的方法可以是一种环境友好的方法。具体而言，本专利技术的方法不需要使用任何有害或有毒的溶剂和化学品。而且，本专利技术的方法是一种简单的方法并且可在室温下进行，因此，无需进行加热。这样，本专利技术的方法的总体成本可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成交联的聚合物膜的方法，其包括：提供聚合物膜；以及使所述聚合物膜与包含至少一种交联剂的交联溶液接触以形成交联的聚合物膜，其中，所述至少一种交联剂包含至少三个含卤素的基团。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物膜由包含至少一个吡咯氮基团的至少一种聚合物形成。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述至少一种聚合物是聚苯并咪唑(PBI)。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一种交联剂包含至少三个酰卤基团。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一种交联剂是均苯三甲酰氯(TMC)。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述交联溶液包含溶解于溶剂中的所述至少一种交联剂。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述溶剂是2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)，四氢呋喃(THF)，环戊基甲基醚(CPME)或它们的混合物。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述接触在预定温度下进行并持续预定时间段。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述预定温度是10℃至40℃。10.如权利要求8或9所述的方法，其中，所述预定时间段是0.5小时至120小时。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述聚合物膜是平片状膜，中空纤维膜，管状膜或致密膜。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括在提供所述聚合物膜之前，由包含至少一种聚合物的聚合物溶液形成所述聚合物膜。13.如权利要求12所述的方法，其中，所述聚合物溶液包含2％至40％(重量/重量)的至少一种聚合物。14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述交联溶液包含0.05％至20％(重量/重量)的至少一种交联剂。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：默罕默德，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：