【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合膜材料，具体为一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法。
技术介绍
1、耐溶剂纳滤膜被广泛地应用于有机溶剂分离、生物医药和废水处理等领域。聚酰亚胺材料由于特殊的物化特性，拥有耐溶剂、易成膜等优点，被广大学者用来制备耐有机溶剂纳滤膜。但因其致密的膜表面，导致其通量不足，极大限制了其在实际中的应用与发展。因此，如何在保持耐溶剂性和截留率的同时，提升聚酰亚胺纳滤膜的通量具有十分重要的研究意义和应用价值。
2、现阶段的研究表明，通过提高溶剂与膜表面的亲和性来提升纳滤膜的通量是一种有效的策略。公开号为cn112604508b的专利说明书通过将小分子二胺与酰亚胺键进行交联反应，提高聚酰亚胺膜结构致密程度，同时未反应的基团提升膜与溶剂的亲和性，提高聚酰亚胺纳滤膜的通量。公开号为cn114917756a的专利说明书通过在基膜表面生产两性共价有机框架提升膜材料与溶剂的相亲性，在保持良好的截留率同时展现出色的通量。
3、聚有机硅材料具有良好的亲油性、高比表面积以及耐溶剂性等优点，被广泛引用于材料的表面亲油改性。如公开号为cn115538150a的专利说明书通过将聚硅氧烷接枝在异氰酸酯上，将其引入棉织物表面降低织物表面能，进而实现织物超疏水-超亲油性能，在油水分离领域有良好的应用前景。因而将聚有机硅引入到纳滤膜表面可实现后者的有机溶剂亲和性的提升。
4、综上所述，耐溶剂纳滤膜材料研究虽已取得了不俗的进展，但依然存在制备工艺复杂、通量低等问题，这极大地限制其进一步应用与发展。因此，设计与开发高通量的耐溶剂纳
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于设计提供一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法的技术方案，其制得的纳滤膜不仅拥有优越的耐溶剂性，还具有出色的通量和截留率，适于市面推广与应用。
2、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
3、1）将重量份1-10份聚酰亚胺和10-50份有机溶剂混合，在20-90oc搅拌2-36h，得到均一稳定的聚酰亚胺溶液；将所得溶液通过涂布机均匀涂布在平整玻璃板上，随后将涂布铸膜液的玻璃板置入10-80oc相转化溶剂中进行相转化，待膜成型后，自然晾干5-72h，得到聚酰亚胺膜胚体，将得到的聚酰亚胺膜胚体转移至烘箱中，于100-350oc下反应3-20h后，使用活化溶剂进行活化处理；
4、2）将重量份15-25份硅烷偶联剂、0.02-0.04份表面活性剂、2-5份酸、2-10份共溶剂和15-60份水混合，搅拌15-25min后调节ph至1-6，得到硅溶胶溶液，随后向硅溶胶溶液中加入碱，调节ph至8-12，取硅溶胶溶液喷涂于活化后的聚酰亚胺膜表面，溶液：聚酰亚胺的质量比为1-4:1-10,于25-60oc下进行反应10-70h促使硅烷偶联剂进行水解缩合得到聚硅氧烷网络，从而得到表面附有硅凝胶层的聚酰亚胺纳滤膜，之后进行溶剂置换，去除硅凝胶层中的溶剂保留聚硅氧烷骨架，即可得高通量耐溶剂纳滤膜。
5、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：聚酰亚胺2-8份、有机溶剂20-40份；优选聚酰亚胺5-6份、有机溶剂25-30份，搅拌温度为30-80oc，优选40-50oc；搅拌时间5-30h，优选10-20h。
6、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：相转化温度为20-70oc，优选40-50oc；自然晾干时间为15-60h，优30-50h；烘干温度为150-300oc，优选200-250oc；烘干时间为5-15h，优选10-12h。
7、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
8、 所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述的涂布机涂布速度和底板温度分别为：100-600 mm/min、30-80 oc；优选200-500 mm/min、40-70oc；更优选300-400 mm/min、50-60 oc。
9、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述相转化溶剂为水和乙醇混合物，其中水和乙醇质量比为9-11:1，优选10:1。
10、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述活化溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
11、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤2）中：18-22份硅烷偶联剂、0.03-0.035份表面活性剂、3-4份酸、4-6份共溶剂和30-50份水；所述硅烷偶联剂由重量比1-2:1的三烷氧基硅烷：双烷氧基硅烷组成，所述三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述双烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷、乙基二乙氧基硅烷中的至少一种；所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述酸为乙酸、盐酸、硫酸、硝酸、苯磺酸中的至少一种；所述共溶剂为乙二醇、甲醇、正辛烷、对二甲苯、邻二甲苯中的至少一种，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。
12、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤2）中：搅拌时间18-20min后调节ph至3-4，加入碱调节ph至9-10，反应温度35-50oc下反应20-60h；优选反应温度40-45oc下反应40-50h。
13、所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤2）中：所述的溶剂置换洗涤分两步进行，第一步使用的溶剂为乙醇、辛醇或异丙醇；第二步使用低表面张力溶剂，选正己烷、正庚烷、正辛烷中的至少一种。
14、本专利技术中涂布机的涂布速度与地板温度的优化有利于聚酰亚胺溶液粘度控制，进而影响膜孔结构。本专利技术所采用的硅烷偶联剂反应活性高，价廉易得。本专利技术采用的共溶剂能提供足量的羟基，提高分子间的有效碰撞，从而来影响反应动力学，有利于水解缩合反应快速进行。
15、上述一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，具有如下优异效果：
16、本专利技术中的聚硅氧烷是在活化过程后制备所得，与共混方式相比，避免热处理从而破坏聚硅氧烷结构，同时其拥有高比表面积、亲油性和耐溶剂性的优点。因此，将其在聚酰亚胺纳滤膜表面生成，可通过聚硅氧烷增加纳滤膜对有机溶剂的亲和性。研究结果表明，所得纳滤膜对有机溶剂接触角确得到有效提高，证实了聚硅氧烷有助于提升纳滤膜对有机溶剂的亲和性。同时，亲和性的提升进一步优化了纳滤膜性能，聚酰亚胺纳滤膜通量和截留率都得到显著提升。综上所述，本专利技术制备所得的聚硅氧烷复合的聚酰亚胺纳滤膜不仅拥有优越的耐溶剂性，还具有出色的通量和截留率，适于市面推广与应用。
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1.一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：聚酰亚胺2-8份、有机溶剂20-40份；优选聚酰亚胺5-6份、有机溶剂25-30份，搅拌温度为30-80oC，优选40-50oC；搅拌时间5-30h，优选10-20h。
3.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：相转化温度为20-70oC，优选40-50oC；自然晾干时间为15-60h，优30-50h；烘干温度为150-300oC，优选200-250oC；烘干时间为5-15h，优选10-12h。
4.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述的涂布机涂布速度和底板温度分别为：100-600 mm/min、30-80 oC；优选200-500 mm/
6.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述相转化溶剂为水和乙醇混合物，其中水和乙醇质量比为9-11:1，优选10:1。
7.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述活化溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤2）中：18-22份硅烷偶联剂、0.03-0.035份表面活性剂、3-4份酸、4-6份共溶剂和30-50份水；所述硅烷偶联剂由重量比1-2:1的三烷氧基硅烷：双烷氧基硅烷组成，所述三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述双烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷、乙基二乙氧基硅烷中的至少一种；所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述酸为乙酸、盐酸、硫酸、硝酸、苯磺酸中的至少一种；所述共溶剂为乙二醇、甲醇、正辛烷、对二甲苯、邻二甲苯中的至少一种，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。
9.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤2）中：搅拌时间18-20min后调节pH至3-4，加入碱调节pH至9-10，反应温度35-50oC下反应20-60h；优选反应温度40-45oC下反应40-50h。
10.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤2）中：所述的溶剂置换洗涤分两步进行，第一步使用的溶剂为乙醇、辛醇或异丙醇；第二步使用低表面张力溶剂，选正己烷、正庚烷、正辛烷中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：聚酰亚胺2-8份、有机溶剂20-40份；优选聚酰亚胺5-6份、有机溶剂25-30份，搅拌温度为30-80oc，优选40-50oc；搅拌时间5-30h，优选10-20h。
3.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：相转化温度为20-70oc，优选40-50oc；自然晾干时间为15-60h，优30-50h；烘干温度为150-300oc，优选200-250oc；烘干时间为5-15h，优选10-12h。
4.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述的涂布机涂布速度和底板温度分别为：100-600 mm/min、30-80 oc；优选200-500 mm/min、40-70 oc；更优选300-400 mm/min、50-60 oc。
6.如权利要求1所述的一种高通量耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于步骤1）中：所述相转化溶剂为水和乙醇混合物，其中水和乙醇质量比为9-11:1，优选10:1。
7.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱利平，何潇枫，王建宇，方传杰，
申请(专利权)人：浙江大学绍兴研究院，
类型：发明
国别省市：
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