一种聚苯胺复合导电有机膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚苯胺复合导电有机膜的制备方法，通过将表面具有羧基官能团的超滤或纳滤膜作为基膜，先将基膜浸泡于苯胺

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺复合导电有机膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子复合材料领域，尤其是涉及一种聚苯胺复合导电有机膜的制备方法。

技术介绍

[0002]微滤、超滤、纳滤及反渗透等压力驱动膜分离技术目前在污水处理领域获得了广泛应用。膜材料是膜分离技术的核心，在水处理应用中以有机膜为主。然而，有机膜表面疏水性较强，容易吸附污水中的大分子有机污染物而发生膜污染，进而导致通量下降、运行能耗增加及膜寿命缩短。提高有机膜表面抗污染能力的策略之一是赋予其导电能力，导电有机膜在过滤时与电源连接，可以通过静电排斥作用阻止污水中的大分子有机污染物在膜表面吸附，从而缓解膜污染。
[0003]导电有机膜一般通过对传统有机膜（绝缘体）进行改性得到，也就是在有机膜上添加导电材料而使其能够导电。添加碳纳米管、石墨烯等无机纳米材料是途径之一，但是无机纳米材料容易团聚，增加了膜制备的难度并影响了导电效果，且无机纳米材料还存在与有机膜相容性差的问题。利用导电高分子聚合物改性有机膜是另一条途径。聚苯胺是一种导电性良好的高分子聚合物，在部分氧化并掺杂质子酸后其电导率可达到几百
‑
几千S/m的水平。中国专利技术专利CN104419012B公开了一种聚丙烯腈
‑
聚苯胺复合膜及其制备方法与用途，将聚丙烯腈与聚苯胺溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺中进行恒温蒸发制得均匀得聚苯胺
‑
聚丙烯腈复合膜，但是聚苯胺处于还原状态，并不具有导电性。中国专利技术专利CN109776830B公开了一种聚氨酯/羧甲基壳聚糖/聚苯胺导电膜的制备方法，CN110339733B公开了一种氧化石墨烯/聚苯胺复合膜及其应用。这两项专利在膜中添加的聚苯胺虽然具有导电性，但均无法实现聚苯胺对膜表面的精准改性。在CN109776830B中，聚苯胺贯穿到膜骨架内部，会影响膜透水性能；在CN110339733B中，大量聚苯胺流失于溶液，而且聚苯胺在氧化石墨烯膜上的定位并不可控。如何实现导电聚苯胺对有机膜表面的精准改性，以提高有机膜表面抗污染能力，目前研究未见报道。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种聚苯胺复合导电有机膜的制备方法，在有机膜表面通过苯胺聚合反应构建聚苯胺导电层，得到聚苯胺复合导电有机膜。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种聚苯胺复合导电有机膜的制备方法，该方法包括如下步骤：1）将苯胺、浓盐酸用去离子水配制成苯胺
‑
稀盐酸溶液；2）将过硫酸铵、浓盐酸用去离子水配制成过硫酸铵
‑
稀盐酸溶液；3）将基膜浸泡在苯胺
‑
稀盐酸溶液中2
‑
3min，基膜为表面具有羧基官能团的有机高分子超滤或纳滤膜；短时间的浸泡是为了避免苯胺进入基膜膜孔形成聚苯胺而影响膜通量；羧基是为了使苯胺与基膜之间发生化学键合作用而固定聚苯胺导电层；
4）将基膜从苯胺
‑
稀盐酸溶液中取出并甩动，直至垂直放置时基膜表面不再有溶液滴下，也就是在基膜表面形成薄薄的水膜，这层水膜为基膜表面形成聚苯胺导电层提供了前提条件；5）将基膜正面朝上水平放置，置于夹膜装置中，在其表面均匀滴上过硫酸铵
‑
稀盐酸溶液，接触2
‑
3min后将溶液倒掉；控制基膜在夹膜装置中接触时间是为了保证过硫酸铵只与基膜表面的苯胺反应，这样可以只在表面形成聚苯胺而不会进入膜孔内部，也不会导致聚苯胺从基膜表面流失到溶液中。
[0006]6）将基膜从夹膜装置中取出，密闭反应一段时间后取出，得到聚苯胺复合导电膜。
[0007]进一步，从夹膜装置中取出后密闭反应时间为6
‑
8h。控制反应时间是为了保证聚苯胺导电层的连续性，并保证聚苯胺只有部分被氧化而具有良好导电性。
[0008]进一步，所滴加的过硫酸铵
‑
稀盐酸溶液层厚为2
‑
3 mm。
[0009]进一步，所述苯胺
‑
稀盐酸溶液中，苯胺的浓度为0.05
‑
0.3 mol/L，盐酸的浓度为0.5
‑
3 mol/L。盐酸是为了使质子掺杂到聚苯胺中而使其具有良好导电性。
[0010]进一步，所述过硫酸铵
‑
稀盐酸溶液中，过硫酸铵的浓度与苯胺浓度比为（0.5
‑
1）:1，盐酸的浓度与苯胺
‑
稀盐酸溶液中的盐酸浓度相同。
[0011]进一步，夹膜装置由上下两块板框与硅胶垫构成，板框与膜四周接触，硅胶垫置于板框与膜四周之间，通过在板框上施加外力实现膜四周密封。
[0012]相对于现有技术，本专利技术所述的聚苯胺复合导电有机膜的制备方法具有以下优势：（1）本专利技术所述的聚苯胺复合导电有机膜的制备方法在有机膜表面通过苯胺聚合反应原位生成部分氧化（通过控制苯胺聚合反应时间实现）且掺杂了质子酸（在盐酸环境中发生苯胺聚合反应）的导电聚苯胺，通过控制基膜浸泡时间、接触时间以及苯胺液层与过硫酸铵液层厚度，尽可能使得聚苯胺只留在基膜表面，降低进入基膜孔隙的聚苯胺数量，实现了对有机膜表面的精准改性，有利于提高有机膜表面的抗污染能力。
[0013]（2）本专利技术所述的聚苯胺复合导电有机膜的制备方法采用的基膜表面具有羧基官能团，基膜与聚苯胺导电层之间通过羧基与氨基的结合实现了化学交联，有利于防止聚苯胺导电层脱落，提高了导电有机膜长期使用稳定性。
附图说明
[0014]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1中（a）为本专利技术实施例1所述的聚苯胺复合导电有机膜的表面扫描电镜图，（b）为聚苯胺复合导电有机膜的断面扫描电镜图，（c）为聚苯胺复合导电有机膜的断面的A处的放大图；图2中（a）为对比例1所述的水解聚丙烯腈超滤膜的表面扫描电镜图，（b）为水解聚丙烯腈超滤膜的断面扫描电镜图。
具体实施方式
[0015]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。
[0016]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0017]实施例1一种聚苯胺复合导电有机膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将苯胺、浓盐酸用去离子水配制成苯胺浓度为0.2 mol/L、盐酸浓度为2 mol/L的苯胺
‑
稀盐酸溶液；（2）将过硫酸铵、浓盐酸用去离子水配制成过硫酸铵浓度为0.1 mol/L、盐酸浓度为2 mol/L的过硫酸铵
‑
稀盐酸溶液；（3）将在45℃、2 mol/L NaOH溶液中水解5min后表面产生羧基的聚丙烯腈超滤膜作为基膜，将基膜浸泡在苯胺
‑
稀盐酸溶液中2 min；（4）将基膜从苯胺
‑
稀盐酸溶液中取出并甩动，直至垂直放置时基膜表面不再有溶液滴下；（5）将基膜正面朝上水平放置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚苯胺复合导电有机膜的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：1）将苯胺、浓盐酸用去离子水配制成苯胺
‑
稀盐酸溶液；2）将过硫酸铵、浓盐酸用去离子水配制成过硫酸铵
‑
稀盐酸溶液；3）将基膜浸泡在苯胺
‑
稀盐酸溶液中2
‑
3min，基膜为表面具有羧基官能团的有机高分子超滤或纳滤膜；4）将基膜从苯胺
‑
稀盐酸溶液中取出并甩动，直至垂直放置时基膜表面不再有溶液滴下；5）将基膜正面朝上水平放置，置于夹膜装置中，在其表面均匀滴上过硫酸铵
‑
稀盐酸溶液，接触2
‑
3min后将溶液倒掉；6）将基膜从夹膜装置中取出，密闭反应一段时间后取出，得到聚苯胺复合导电膜。2.根据权利要求1所述的聚苯胺复合导电有机膜的制备方法，其特征在于：从夹膜装置中取出后密闭反应时间为6
‑
8h。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，莫颖慧，李钰，张陆，郭翔，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：