一種自修復聚合物分離膜的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種自修復聚合物分離膜的制備方法，方法如下：將一種或兩種以上嵌段共聚物溶解到溶劑中形成溶液，將溶解有所述嵌段共聚物的溶液通過刮膜機流延得到聚合物薄膜，在空氣中停留5-300s得到初生薄膜，將初生薄膜浸入到含有嵌段聚合物的凝固浴中，使聚合物薄膜固化形成自修復聚合物分離膜。所制備的聚合物分離膜是由嵌段共聚物的球形或者棒狀膠束組成，具有此種結構的聚合物分離膜在酸性、堿性、金屬離子或氧化-還原條件下具備自修復功能。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了，方法如下：將一種或兩種以上嵌段共聚物溶解到溶劑中形成溶液，將溶解有所述嵌段共聚物的溶液通過刮膜機流延得到聚合物薄膜，在空氣中停留5-300s得到初生薄膜，將初生薄膜浸入到含有嵌段聚合物的凝固浴中，使聚合物薄膜固化形成自修復聚合物分離膜。所制備的聚合物分離膜是由嵌段共聚物的球形或者棒狀膠束組成，具有此種結構的聚合物分離膜在酸性、堿性、金屬離子或氧化-還原條件下具備自修復功能。【專利說明】
本專利技術屬于高分子膜材料的制備和結構控制領域，特別涉及。
技術介紹
聚合物分離膜是一種清潔、高效、節能的新型分離材料。近年來在家用凈水設備、廢水處理、海水淡化、血液透析等越來越多的場合發揮著日益重要的作用。但目前的聚合物分離膜，包括聚合物中空纖維膜和平板膜，多數是以特定結構的高分子均聚物作為膜材料(如聚偏氟乙烯、聚烯烴、聚芳砜等)。由于較強的結晶性、較高的玻璃化轉變溫度，導致了這些聚合物在室溫下很難通過分子鏈的熱運動調整構象來實現對機械損傷的修復，進一步導致了以這些聚合物為本體材料的分離膜基本不具有自修復的能力。與此同時，由于聚合物膜材料在運輸、封裝、保存過程中都不可避免的會受到彎折、擠壓等機械破壞，傳統膜材料不能實現自修復的缺點將無法解決機械破壞對于聚合物分離膜篩分性能的不利影響。因此，制備具有自修復能力的分離膜材料，不僅能延長分離膜的使用壽命，還能為聚合物膜的運輸和封裝提供便利。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術不足，提供，以解決現有聚合物分離膜一般不具備自修復能力的難題。 本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的:，所述方法包括以下步驟:(1)將一種或兩種以上的嵌段聚合物溶解在混合溶劑中，形成鑄膜液；(2)將鑄膜液溶液流延在玻璃或聚合物A多孔膜表面，形成平板膜；(3)將平板膜在空氣中停留5-300S，形成初生膜；(4)將初生膜浸入凝固浴，使初生膜在凝固浴中浸沒2?300s，形成固化的自修復聚合物分離膜； 所述步驟(I)中的嵌段聚合物由A-B、A-B-A, A-B-C, a -A-B- ω、a -A-B- ω或α -A-B-C-ω中的一種或多種按照任意配比組成，其中A選自聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚己內酯的均聚物或者上述任意兩種或兩種以上聚合物按照任意比組成的共聚物出和(:選自聚-4-乙烯基吡唆、聚-2-乙烯基吡啶、聚環氧烷、聚乙二胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸羥乙酯的均聚物或者上述任意兩種或兩種以上聚合物按照任意比組成的共聚物；α和ω選自羥基、巰基、羧基、氨基、烷基、碳-碳雙鍵；嵌段聚合物在鑄膜液中的質量體積比為100-1000 g/L ； 混合溶劑由水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、1-甲基-4- 丁基咪唑氯鹽、1-甲基-4- 丁基咪唑溴鹽、1-甲基-4- 丁基咪唑四氟硼酸鹽、四氫呋喃、丙酮、甲醇、乙醇、二氧六環中的兩種或三種組成；所述凝固浴由水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、四氫呋喃、丙酮、甲醇或乙醇中的一種或多種按任意配比組成；所述聚合物A多孔膜為聚合物A的微濾膜、聚合物A的超濾膜或聚合物A的無紡布，所述聚合物A選自聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚碳酸酯。 進一步地，所述聚丙烯酸酯為聚丙烯酸特丁酯、聚丙烯酸苯甲酯、聚丙烯酸二苯甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸戊酯、聚丙烯酸辛酯、聚丙烯酸葵酯、聚丙烯酸十二酯、聚丙烯酸十八酯、聚丙烯酸偶氮苯酯、聚丙烯酸金剛烷酯、聚丙烯酸二茂鐵酯、聚丙烯酸乙二醇酯、聚丙烯酸葫蘆脲單酯、聚丙烯酸杯芳烴酯的均聚物或者上述任意兩種或兩種以上聚合物按照任意比組成的共聚物。 進一步地，所述聚甲基丙烯酸酯為聚甲基丙烯酸特丁酯、聚甲基丙烯酸苯甲酯、聚甲基丙烯酸二苯甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸戊酯、聚甲基丙烯酸辛酯、聚甲基丙烯酸葵酯、聚甲基丙烯酸十二酯、聚甲基丙烯酸十八酯、聚甲基丙烯酸偶氮苯酯、聚甲基丙烯酸金剛烷酯、聚甲基丙烯酸二茂鐵酯、聚甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸葫蘆脲單酯、聚甲基丙烯酸杯芳烴酯的均聚物或者上述任意兩種或兩種以上聚合物按照任意比組成的共聚物。 進一步地，所述聚丙烯酰胺為聚α-環糊精單丙烯酰胺、聚β_環糊精單丙烯酰胺、聚Y -環糊精單丙烯酰胺、聚冠醚單丙烯酰胺、聚偶氮苯丙烯酰胺、聚金剛烷丙烯酰胺、聚二茂鐵丙烯酰胺的均聚物或者上述任意兩種或兩種以上聚合物按照任意比組成的共聚物。 進一步地，所述聚甲基丙烯酰胺為聚α -環糊精甲基丙烯酰胺、聚β -環糊精單甲基丙烯酰胺、聚Y-環糊精單甲基丙烯酰胺、聚冠醚單甲基丙烯酰胺、聚偶氮苯甲基丙烯酰胺、聚金剛烷甲基丙烯酰胺、聚二茂鐵甲基丙烯酰胺的均聚物或者上述任意兩種或兩種以上聚合物按照任意比組成的共聚物。 進一步地，所述混合溶劑可以由兩種溶劑混合組成，兩種溶劑的體積比在9:1-81之間。所述混合溶劑可以由三種溶劑混合組成，三種溶劑的體積比為0.05?1: 1:0.05? 1 本專利技術與現有技術相比具有的有益效果:(I)本專利技術所制備的一種自修復聚合物分離膜，是在成膜過程中自發形成由嵌段聚合物球形或棒狀膠束堆積形成的聚合物分離膜，所述的球形或棒狀膠束分布于膜本體結構的三維空間內，為聚合物膜分離的多次、全方位自修復提供了可能。 (2)將優選的嵌段聚合物的自組裝原理以及形成有序微相分離結構的可行性通過調節嵌段聚合物的受控相分離過程以及浸沒沉淀相轉移法相結合的方法制備出具有超分子作用的嵌段聚合物組裝體堆積的聚合物分離膜。在此過程中，引發聚合物以特定的微相分離的方式進行自組裝與鑄膜液相轉化法相結合的方法是制備出具有自修復能力的聚合物分離膜的關鍵。同時，優選的嵌段聚合物結構中含有具備超分子作用的基團，進一步增加了聚合物分離膜自修復的可性性。 (3)本專利技術允許在嵌段聚合物體系中采用兩種或兩種以上嵌段聚合物來優化自修復能力，但兩種及兩種以上嵌段聚合物對于制備自修復分離膜并不是必須的。 (4)本專利技術制備的自修復聚合物分離膜具備優異親水性、抗污染性和自修復能力，即可以作為單獨的膜材料使用，也可以作為現有商品化膜材料的表面涂覆層使用。 (5)本方法的實施步驟簡單，可以相對容易的在現有的紡絲設備上進行生產，不需要對已有的紡絲設備進行大的改造和更新。 【專利附圖】【附圖說明】:圖1:由球形膠束構成的自修復聚合物分離膜的電鏡圖片；圖2:由棒狀膠束構成的自修復聚合物分離膜的電鏡圖片；圖3:自修復聚合物分離膜修復損傷前后的典型透水率數據。 【具體實施方式】 自修復材料是一類擁有結構上自愈合能力的智能材料(Nature451 (2008)977-980; CN 102153856 B)。自修復材料的修復過程一般需借助于分子間可逆的弱相互作用得以實現。常見對自修復發揮重要貢獻的可逆弱相互作用包括靜電力、氫鍵、主客體、超分子作用等多種形式(Adv.Mater.25 (2013) 2849 - 285本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自修復聚合物分離膜的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1）將一種或兩種以上的嵌段聚合物溶解在混合溶劑中，形成鑄膜液；?（2）將鑄膜液溶液流延在玻璃或聚合物A多孔膜表面，形成平板膜；（3）將平板膜在空氣中停留5?300s，形成初生膜；（4）將初生膜浸入凝固浴，使初生膜在凝固浴中浸沒2~300s，形成固化的自修復聚合物分離膜；????所述步驟（1）中的嵌段聚合物由A?B、A?B?A、A?B?C、α?A?B?ω、α?A?B?ω或α?A?B?C?ω中的一種或多種按照任意配比組成，其中A選自聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚己內酯的均聚物或者上述任意兩種或兩種以上聚合物按照任意比組成的共聚物；B和C選自聚?4?乙烯基吡啶、聚?2?乙烯基吡啶、聚環氧烷、聚乙二胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸羥乙酯的均聚物或者上述任意兩種或兩種以上聚合物按照任意比組成的共聚物；α和ω選自羥基、巰基、羧基、氨基、烷基、碳?碳雙鍵等；????嵌段聚合物在鑄膜液中的質量體積比可以為100?1000?g/L；????混合溶劑由水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N?甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、1?甲基?4?丁基咪唑氯鹽、1?甲基?4?丁基咪唑溴鹽、1?甲基?4?丁基咪唑四氟硼酸鹽、四氫呋喃、丙酮、甲醇、乙醇、二氧六環中的兩種或三種組成；????所述凝固浴由水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N?甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、四氫呋喃、丙酮、甲醇或乙醇中的一種或多種按任意配比組成；????所述聚合物A多孔膜為聚合物A的微濾膜、聚合物A的超濾膜或聚合物A的無紡布，所述聚合物A選自聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚碳酸酯。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：易磚，徐又一，朱利平，王正寶，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33