一种具有特定功能的渗透汽化膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种具有特定功能的渗透汽化膜材料，其由光响应型聚硅氧烷和光响应型稀释单体在光引发剂存在条件下聚合而得。所述渗透汽化膜材料含有光响应型聚硅氧烷单元和光响应型稀释单体单元；所述光响应型稀释单体同时具有光引发基团和氟烷基链，可以使得所制备的含氟渗透汽化膜具有比原始PDMS膜更强的疏水效果，同时含氟可以降低膜表面自由能，从而增强膜的抗生物污染性能(减少微生物黏附)。极强的疏水性和抗污性提高了膜的分离性能和长期稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有特定功能的渗透汽化膜及其制备方法与应用
本专利技术属于膜分离
，具体涉及一种具有特定功能的渗透汽化膜及其制备方法与应用。
技术介绍
传统的聚合物膜制备过程中，不可避免地要使用有机溶剂溶解高分子聚合物，溶剂挥发会增加实际操作难度以及造成环境污染；同时，传统聚合物膜由于自身材料特性的限制，疏水性难以满足渗透汽化膜对于有机物的高效回收的要求，且高的膜表面自由能易造成微生物黏附(膜污染)。因此目前存在的问题是需要研究开发一种具有抗生物污染等特定功能的高效渗透汽化膜及其制备技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供具有特定功能的渗透汽化膜材料及其制备方法。该方法利用含氟小分子作为光响应型稀释单体替代传统的有机溶剂，有效降低了膜表面自由能，有效避免膜污染，提高了膜长期稳定性。为此，本专利技术第一方面提供了一种具有特定功能的渗透汽化膜材料，其由光响应型聚硅氧烷和光响应型稀释单体在光引发剂存在条件下聚合而得。本专利技术中，所述渗透汽化膜材料含有光响应型聚硅氧烷单元和光响应型稀释单体单元。在本专利技术的一些实施例中，所述光响应型稀释单体为含氟光响应型稀释单体；具体地，所述光响应型稀释单体为具有光引发基团和氟烷基链的含氟响应型稀释单体；更优选地，所述光引发基团包括阳离子光引发基团和自由基光引发基团；所述阳离子光引发基团包括环氧基、乙烯基醚基、苯乙烯基和巯基-乙烯基中的一种或几种；所述自由基光引发基团包括丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基和丙烯酰胺基中的一种或几种；更进一步优选地，所述光响应型稀释单体包括甲基丙烯酸十二氟庚酯和/或甲基丙烯酸十三氟辛酯。在本专利技术的另一些实施例中，所述光响应型聚硅氧烷包括含阳离子光引发基团的聚硅氧烷和/或含自由基光引发基团的聚硅氧烷；优选地，所述含阳离子光引发基团的聚硅氧烷包括环氧基聚硅氧烷、乙烯基醚基聚硅氧烷、苯乙烯基聚硅氧烷和巯基-乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种；和/或，所述含自由基光引发基团的聚硅氧烷包括丙烯酸酯基聚硅氧烷、甲基丙烯酸酯基聚硅氧烷和丙烯酰胺基聚硅氧烷中的一种或几种；进一步优选地，所述光响应型聚硅氧烷为光响应型聚二甲基硅氧烷。在本专利技术的一些具体优选的实施例中，所述渗透汽化膜材料为含氟渗透汽化膜材料，其由含氟光响应型稀释单体单元参与构成，其分子结构如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，x、y均为光响应型聚硅氧烷单元中硅氧链的重复单元数，取值为正整数；z为光响应型聚硅氧烷单元中碳碳链的重复单元数，取值为正整数；d为光响应型稀释单体单元中碳碳链的重复单元数，取值为正整数。在本专利技术的一些进一步具体优选的实施例中，所述含氟渗透汽化膜材料的水接触角为110°以上，厚度为5-100μm，与生物质基发酵液同步使用的稳定性长达100h以上，表面无微生物附着；其中，所述生物质基发酵液包括丁醇发酵液、乙醇发酵液和糠醛发酵液中的一种或几种。本专利技术第二方面提供了一种具有特定功能的渗透汽化膜，其包括如本专利技术第一方面所述的渗透汽化膜材料。本专利技术第三方面提供了一种具有特定功能的渗透汽化膜的制备方法，其包括：步骤A，将光响应型稀释单体和光引发剂加入光响应型聚硅氧烷中混合，得到铸膜液；步骤B，对铸膜液进行脱泡处理，并将脱泡后铸膜液涂覆于基底上，获得涂覆于基底上的液态膜；步骤C，将上述液态膜在紫外光下进行辐照固化，获得具有特定功能的渗透汽化膜。根据本专利技术，在铸膜液中，所述光响应型稀释单体用量为光响应型硅氧烷用量的10％-200％；优选地，所述光响应型聚硅氧烷与光响应型稀释单体的质量比为(1-2.5):1。在本专利技术的一些实施例中，所述光引发剂的用量为光响应型稀释单体和光响应型聚硅氧烷总量的1wt％-3wt％；优选地，所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基苯丙酮和/或二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷。本专利技术中，所述光响应型聚硅氧烷是通过将光引发基团引入聚硅氧烷制成；优选所述光响应型聚硅氧烷通过改性剂与聚硅氧烷在催化剂作用下反应将光引发基团引入聚硅氧烷制成。在本专利技术的一些实施例中，所述聚硅氧烷包括端羟基聚硅氧烷、端羟烷基聚硅氧烷、端氨基聚硅氧烷、端氢基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端氯基聚硅氧烷中的一种或几种。在本专利技术的另一些实施例中，所述改性剂用量为聚硅氧烷的5wt％-200wt％优选地，所述改性剂为具有光引发基团的硅烷偶联剂；所述光引发基团为自由基聚合型光引发基团或阳离子聚合型光引发基团；进一步优选地，所述改性剂包括3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷和3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基三甲氧基硅烷中一种或几种。在本专利技术的又一些实施例中，所述催化剂用量为聚硅氧烷的1wt％-10wt％；优选地，所述催化剂包括二月硅酸二丁基锡。在本专利技术的一些具体的实施例中，所述光响应型聚硅氧烷包括含阳离子光引发基团的聚硅氧烷和/或含自由基光引发基团的聚硅氧烷；其中，所述含阳离子光引发基团的聚硅氧烷包括环氧基聚硅氧烷、乙烯基醚基聚硅氧烷、苯乙烯基聚硅氧烷和巯基-乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种；和/或，所述含自由基光引发基团的聚硅氧烷包括丙烯酸酯基聚硅氧烷、甲基丙烯酸酯基聚硅氧烷和丙烯酰胺基聚硅氧烷中的一种或几种。在本专利技术的一些特别优选的实施例中，所述光响应型聚硅氧烷包括光响应型聚二甲基硅氧烷。本专利技术中，所述光响应型稀释单体为含氟光响应型稀释单体；具体地，所述光响应型稀释单体为具有光引发基团和氟烷基链的含氟响应型稀释单体；更优选地，所述光引发基团包括阳离子光引发基团和自由基光引发基团；所述阳离子光引发基团包括环氧基、乙烯基醚基、苯乙烯基和巯基-乙烯基中的一种或几种；所述自由基光引发基团包括丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基和丙烯酰胺基中的一种或几种；更进一步优选地，所述光响应型稀释单体包括甲基丙烯酸十二氟庚酯和/或甲基丙烯酸十三氟辛酯。根据本专利技术，所述液态膜的厚度为5-100μm。在本专利技术的一些实施例中，用于光照的强度为5-100mW/cm2，优选为30-100mW/cm2。在本专利技术的另一些实施例中，所述固化的时间为0.5-5分钟，优选为1-5分钟。根据本专利技术方法，所述铸膜液中还任选地含有第Ⅰ溶剂；所述第Ⅰ溶剂含量为光响应型硅氧烷用量的0-300％，优选为10％-300％；和/或，所述第Ⅰ溶剂包括二氯甲烷、正己烷、正庚烷和去离子水中的一种或几种。本专利技术第四方面提供了如本专利技术第二方面所述的渗透汽化膜或如本专利技术第三方面所述的方法制备的渗透汽化膜在待分离有机溶剂中的应用；优选所述有机溶剂包括丁醇、乙醇和糠醛中的一种或几种。本专利技术的优点如下：(1)活性光响应型稀释单体利用自身小分子的特点，替代传统的有机溶剂，将粘稠聚硅氧烷的粘度降低，提高反应活性，且绿色环保。(2)所述活性光响应型稀释单体具有特殊基团，可以使得膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有特定功能的渗透汽化膜材料，其由光响应型聚硅氧烷和光响应型稀释单体在光引发剂存在条件下聚合而得。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有特定功能的渗透汽化膜材料，其由光响应型聚硅氧烷和光响应型稀释单体在光引发剂存在条件下聚合而得。


2.根据权利要求1所述的渗透汽化膜材料，其特征在于，所述渗透汽化膜材料含有光响应型聚硅氧烷单元和光响应型稀释单体单元；
其中，所述光响应型稀释单体为含氟光响应型稀释单体；具体地，所述光响应型稀释单体为具有光引发基团和氟烷基链的含氟响应型稀释单体；更优选地，所述光引发基团包括阳离子光引发基团和自由基光引发基团；所述阳离子光引发基团包括环氧基、乙烯基醚基、苯乙烯基和巯基-乙烯基中的一种或几种；所述自由基光引发基团包括丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基和丙烯酰胺基中的一种或几种；更进一步优选地，所述光响应型稀释单体包括甲基丙烯酸十二氟庚酯和/或甲基丙烯酸十三氟辛酯；
和/或，所述光响应型聚硅氧烷包括含阳离子光引发基团的聚硅氧烷和/或含自由基光引发基团的聚硅氧烷；优选地，所述含阳离子光引发基团的聚硅氧烷包括环氧基聚硅氧烷、乙烯基醚基聚硅氧烷、苯乙烯基聚硅氧烷和巯基-乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种；和/或，所述含自由基光引发基团的聚硅氧烷包括丙烯酸酯基聚硅氧烷、甲基丙烯酸酯基聚硅氧烷和丙烯酰胺基聚硅氧烷中的一种或几种；进一步优选地，所述光响应型聚硅氧烷为光响应型聚二甲基硅氧烷。


3.根据权利要求2所述的渗透汽化膜材料，其特征在于，所述渗透汽化膜材料为含氟渗透汽化膜材料，其由含氟光响应型稀释单体单元参与构成，其分子结构如式(Ⅰ)所示：



式(Ⅰ)中，
x、y均为光响应型聚硅氧烷单元中硅氧链的重复单元数，取值为正整数；
z为光响应型聚硅氧烷单元中碳碳链的重复单元数，取值为正整数；
d为光响应型稀释单体单元中碳碳链的重复单元数，取值为正整数；
优选地，所述含氟渗透汽化膜材料的水接触角为110°以上，厚度为5-100μm，与生物质基发酵液同步使用的稳定性长达100h以上，表面无微生物附着；其中，所述生物质基发酵液包括丁醇发酵液、乙醇发酵液和糠醛发酵液中的一种或几种。


4.一种具有特定功能的渗透汽化膜，其包括如权利要求1-3中任意一项所述的渗透汽化膜材料。


5.一种具有特定功能的渗透汽化膜的制备方法，其包括：
步骤A，将光响应型稀释单体和光引发剂加入光响应型聚硅氧烷中混合均匀得到铸膜液；
步骤B，对铸膜液进行脱泡处理，并将脱泡后铸膜液涂覆于基底上，获得涂覆于基底上的液态膜；
步骤C，将上述液态膜在紫外光下进行辐照固化，获得具有特定功能的渗透汽化膜；
优选地，在铸膜液中，所述光响应型稀释单体用量为光响应型硅氧烷用量的10％-200％；进一步优选地，所述光响应型聚硅氧烷与光响应型稀释单体的质量比为(1-2.5):1；
和/或，优选地，在铸膜液中，所述光引发剂的用量为光响应型稀释单体和光响应型聚硅氧烷总量的1wt％-3wt％。


6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦培勇，司志豪，李国桢，王雅琪，刘畅，李树峰，曹辉，谭天伟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11