一种用于优先透醇聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜的制备方法，属于渗透汽化膜分离技术领域。配制硅橡胶、聚倍半硅氧烷、交联剂、催化剂、溶剂混合而成的膜液，将膜液涂覆在聚偏氟乙烯(PVDF)多孔支撑底膜上，经深度交联制得聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜。本发明专利技术得到的聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜对于低浓度乙醇水溶液（1wt%～30wt%）优先透醇性能优异，对于浓度为10wt%乙醇水溶液，最佳条件下得到的分离因子α=17.0，渗透通量为J=0.15kg/m2h。
【技术实现步骤摘要】
一种用于优先透醇聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜的制备方法，属于渗透汽化膜分离
。配制硅橡胶、聚倍半硅氧烷、交联剂、催化剂、溶剂混合而成的膜液，将膜液涂覆在聚偏氟乙烯(PVDF)多孔支撑底膜上，经深度交联制得聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜。本专利技术得到的聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜对于低浓度乙醇水溶液(lwt%?30wt%)优先透醇性能优异，对于浓度为10wt%乙醇水溶液，最佳条件下得到的分离因子α =17.0，渗透通量为 J=0.15kg/m2h。
技术介绍
目前世界范围内研究最多、最具应用前景的渗透汽化优先透醇膜材料为硅橡胶，其典型代表为聚二甲基硅氧烷(PDMS) JSPDMS自身成膜性、机械性能和选择性较差，在已有报道中纯PDMS膜对于乙醇/水体系的分离因子在4.4?10.8之间，渗透通量一般也低于1.0kg/m2h，短期内难以达到工业应用的要求。无机多孔膜材料如沸石等对乙醇的优先选择性较高，且具有耐高温，耐有机溶剂的优点，但无机膜材料的制备工艺复杂，设备要求高，造价较高，所以人们在开发新材料、分别对两种膜材料进行改性以提高渗透汽化分离性能的同时，也开始把无机材料、有机材料有机的复合起来，发挥有机无机材料的协同效应，以突破两种材料在渗透汽化优先透醇工业应用方面的瓶颈。文献报道中用于对硅橡胶进行改性的无机粒子主要有碳黑、沸石、碳纳米管等，其中渗透汽化优先透醇性能较好的是沸石填充膜。但通过简单物理填充制备沸石粒子填充PDMS复合膜，存在两个严重缺陷:首先，在复合膜制备过程中，由于有机相与无机粒子物理化学性质具有显著差异，两者相容性较差，无机粒子在PDMS相中分散性不均匀、易团聚，造成有机/无机复合膜结构均一性和制备可重复性较差；其次，目前所采用的无机粒子尺寸较大(0.05 μ m-5 μ m)，一般是乙醇、水分子尺寸(动力学半径:0.52nm，0.37nm)的几百倍甚至上万倍，难以充分发挥有机/无机复合材料的协同效应，且无机相和有机相之间仅存在弱的范德华力作用，在溶剂小分子长时间溶胀作用下，填充膜相界面结构和分离性能稳定性较差，渗透汽化性能易出现明显的trade-off现象和不可逆衰减，严重制约着填充膜有机、无机相协同效应的发挥及其工业应用。因此为了保证无机粒子对乙醇高效选择性的充分发挥，从根本上解决有机/无机复合膜以上两个缺陷，必须选择尺寸更小、与有机基体作用力更强的无机粒子制备杂化膜，这也是有机/无机杂化材料的重要发展方向。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一类笼状的低聚倍半硅氧烷，其颗粒尺寸较小(约lnm)，POSS的结构简式为(RSiO15)aiM 二 6,S.1C。POSS主要由两部分组成=S1-O-Si键构成的无机笼状结构核与围绕在四周的八个有机官能团R组成，由于其是有机/无机杂化结构，能同时具有无机的优良热稳定性及有机的良好相容性；此外，因其具有规整的结构和低的分子量，能在聚合物中进行分子级分散，并在有机物表面可以以化学键相连形成POSS基聚合物纳米杂化材料；另外，POSS可溶于常见溶剂如四氢呋喃等，可以方便地实现POSS和硅橡胶膜液的混合均匀，与聚合物形成真正纳米尺度和分子级水平的复合膜，可以有效解决上述沸石填充膜存在的两个问题。本专利技术的关键在于以硅橡胶为基膜，采用聚倍半硅氧烷作为改性粒子，通过物理填充或化学键合的方法实现聚倍半硅氧烷/硅橡胶的分子级复合，提高硅橡胶膜的耐溶胀性和强度，制备聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜。该复合膜突破了文献报道的纯硅橡胶膜的最佳分离性能，具有性能优异的渗透汽化透醇性能，具有大规模工业应用前景，当料液为浓度10wt%的乙醇水溶液时，分离因子最高可达α =17.0，渗透通量为J=0.15kg/m2h。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述关键技术问题提供了。这种复合膜突破了纯PDMS膜最好的分离因子10.8，分离因子最高可达17.0，渗透通量达到0.15kg/m2h，具有很好的工业应用前景。—种用于优先透醇的优先透醇聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1:PVDF多孔底膜的制备方法，将PVDF溶于有机溶剂，配制浓度为8-20wt%的PVDF溶液，在70-90°C下搅拌均匀，过滤，脱泡，在聚酯无纺布上刮膜，水为凝胶浴，采用浸没沉淀相转化法得到无纺布支撑的PVDF多孔底膜，待溶剂交换彻底后，自然晾干； 步骤2:配制聚倍半硅氧烷/硅橡胶膜液的方法，将硅橡胶、聚倍半硅氧烷、交联剂、催化剂和溶剂混合，搅拌均匀，过滤脱泡；其中硅橡胶:聚倍半硅氧烷:交联剂:催化剂:溶剂的质量比为 100: (0.5-40): (5-50): (0.1-8): (50-900)； 步骤3:硅橡胶复合膜的制膜方法，将步骤2得到的膜液涂覆在步骤I中得到的PVDF多孔支撑底膜上，在60-120°C下深度交联l_8h后，制得聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜。步骤I中所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，磷酸三乙酯，N-甲基吡咯烷酮中任意一种。步骤2中所述的硅橡胶为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)、聚乙烯基三甲基硅氧烷(PVTMS)、聚三甲基硅丙炔(PTMSP)、聚辛基三甲基硅氧烷(POMS)中的任意一种。步骤2中所述的聚倍半硅氧烷是含苯基的聚倍半硅氧烷、含乙烯基聚倍半硅氧烷、含氢基聚倍半硅氧烷、含烷氧基聚倍半硅氧烷、含环氧基聚倍半硅氧烷中的任意一种。步骤2中所述交联剂是正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、含氢聚硅氧烷中的任意一种。步骤2中所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、三丙基氧化锡、氯钼酸中的任意一种。步骤2中所述的溶剂为甲苯、正庚烷、正己烷、四氢呋喃、丙酮中的任意一种。步骤I中所述的聚酯无纺布，为奥龙公司提供的型号NAS-222的全聚酯无纺布。【具体实施方式】以下结合具体的实施例对本专利技术的技术方案作一步的说明: 实施例11)将15gPVDF溶于85g磷酸三乙酯(TEP)中配成浓度为15wt%的溶液，在70°C搅拌均匀，过滤，脱泡，在聚酯无纺布上刮膜，水为凝胶浴，采用浸没沉淀相转化法得到无纺布支撑的PVDF多孔底膜，待溶剂交换彻底后，自然晾干； 2)配制聚倍半硅氧烷/硅橡胶膜液的方法:将聚二甲基硅氧烷、八苯基聚倍半硅氧烷、正硅酸乙酯、二月桂酸二丁基锡和四氢呋喃混合，搅拌均匀，过滤脱泡；聚二甲基硅氧烷:八苯基聚倍半硅氧烷:正硅酸乙酯:二月桂酸二丁基锡:四氢呋喃质量比为100:10:5:1.2:200 ； 3)硅橡胶复合膜的制膜方法，将2)得到的膜液涂覆在I)中得到的PVDF多孔支撑底膜上，在80°C下深度交联5h后，制得聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜。将得到的聚倍半硅氧烷复合膜测定渗透汽化分离性能，在操作温度为50°C，料液中乙醇浓度为10wt%时，分离因子为17.0，渗透通量为0.15kg/m2h。实施例2 1)将8gPVDF溶于92gN，N-二甲基甲酰胺中配成浓度为12wt%的溶液，在70°C搅拌均匀，过滤，脱泡，在聚酯无纺布上刮膜，水为凝胶浴，采用浸没沉淀相转化法得到无纺布支撑的PVDF多孔底膜，待溶剂交换彻底后，自然晾干； 2)配制聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于优先透醇的硅橡胶复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：PVDF多孔底膜的制备方法，将PVDF溶于有机溶剂，配制浓度为8?20wt%的PVDF溶液，在70?90℃下搅拌均匀，过滤，脱泡，在聚酯无纺布上刮膜，水为凝胶浴，采用浸没沉淀相转化法得到无纺布支撑的PVDF多孔底膜，待溶剂交换彻底后，自然晾干；步骤2：配制聚倍半硅氧烷/硅橡胶膜液的方法，将硅橡胶、聚倍半硅氧烷、交联剂、催化剂和溶剂混合，搅拌均匀，过滤脱泡；其中硅橡胶：聚倍半硅氧烷：交联剂：催化剂：溶剂的质量比为100：(0.5?40)：(5?50)：(0.1?8)：(50?900)；步骤3：硅橡胶复合膜的制膜方法，将步骤2得到的膜液涂覆在步骤1中得到的PVDF多孔支撑底膜上，在60?120℃下深度交联1?8h后，制得聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜。
【技术特征摘要】
1.一种用于优先透醇的硅橡胶复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1:PVDF多孔底膜的制备方法，将PVDF溶于有机溶剂，配制浓度为8-20wt%的PVDF溶液，在70-90°C下搅拌均匀，过滤，脱泡，在聚酯无纺布上刮膜，水为凝胶浴，采用浸没沉淀相转化法得到无纺布支撑的PVDF多孔底膜，待溶剂交换彻底后，自然晾干； 步骤2:配制聚倍半硅氧烷/硅橡胶膜液的方法，将硅橡胶、聚倍半硅氧烷、交联剂、催化剂和溶剂混合，搅拌均匀，过滤脱泡；其中硅橡胶:聚倍半硅氧烷:交联剂:催化剂:溶剂的质量比为 100: (0.5-40): (5-50): (0.1-8): (50-900)； 步骤3:硅橡胶复合膜的制膜方法，将步骤2得到的膜液涂覆在步骤I中得到的PVDF多孔支撑底膜上，在60-120°C下深度交联l_8h后，制得聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合膜。2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于:步骤I中所述的有机溶剂为N, N- 二甲基甲酰胺，N, N- 二甲基乙酰胺，磷酸三乙酯，...
【专利技术属性】
技术研发人员：展侠，刘吉辉，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：
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