[发明专利]一种聚对苯二甲酸乙二醇酯复合介孔膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

   本发明涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯复合介孔膜及其制备方法和该复合膜的应用，属膜材料领域。

背景技术

随着介孔材料在催化化学和石油化工等领域中的广泛应用，近年来，将介孔材料组装在多孔氧化铝膜中形成无机复合介孔膜的研究引起了人们的关注。英国出版的《Nature Materials》杂志2004年第3期上的“Self-assembly of a silica–surfactant nanocomposite in a porous alumina membrane”一文中公开了一种在多孔氧化铝膜中组装一维介孔二氧化硅棒状物制备无机复合介孔膜的方法。然而，这种无机复合介孔膜的不足之处在于：所采用的原材料多孔氧化铝膜的成本高，且该膜柔韧性差、脆易碎、在弱酸或者弱碱性环境下因分解而极不稳定, 特别是所制备的无机复合介孔膜经过焙烧除去表面活性剂之后，更容易出现膜内介孔材料的收缩和膜更脆易裂的问题，因此该无机复合介孔膜在实际应用中具有很大的局限性。

本申请人的关于有机无机复合介孔膜的制备方法及其应用（专利申请号：200910054082.1和201010152255.1），都使用多孔聚碳酸酯膜作为模板制备复合介孔膜，虽然可以解决无机复合介孔膜脆而易碎的问题，但是，由于多孔聚碳酸酯膜的成本较高，特别是由于多孔聚碳酸酯膜易溶于一些有机溶剂，如1，2-二氯乙烷，从而使得以多孔聚碳酸酯膜为模板所制得的有机无机复合介孔膜的成本偏高，而且难以应用于有机溶剂环境和液/液界面电化学领域。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中无机复合介孔膜和以多孔聚碳酸酯膜作为模板所制备的有机无机复合介孔膜还存在的缺陷，提供一种相对多孔聚碳酸酯膜价格更加低廉且能够耐有机溶剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜作为新模板合成复合介孔膜，利用该复合介孔膜能够耐有机溶剂的性能，探索该复合介孔膜在液/液界面电化学领域的新用途。

本发明的技术方案

一方面，一种聚对苯二甲酸乙二醇酯复合介孔膜，其特征在于在聚对苯二

甲酸乙二醇酯膜（PET）内组装无机介孔材料二氧化硅，形成复合介孔膜；

其中聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与无机介孔材料二氧化硅的质量比即聚对苯二甲酸乙二醇酯膜：无机介孔材料二氧化硅为4：1；

其中所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜优选为膜直径为47mm，孔直径为

200-500μm，空隙率为10%-15%；

所述的无机介孔材料二氧化硅的介孔孔直径优选为3.0nm。

另一方面，上述的本发明一种聚对苯二甲酸乙二醇酯复合介孔膜的制备方

法，即利用抽滤的方法将无机介孔材料组装在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜内的孔洞中制得复合介孔膜，再利用萃取洗脱的方式除去该复合膜中介孔材料内的表面活性剂，从而得到聚对苯二甲酸乙二醇酯复合介孔膜，其具体包括如下制备步骤：

（1）、前驱液的制备

将原料无水乙醇，正硅酸乙酯（TEOS）和HCl按照摩尔比1.6：0.56：2.8×10-5投料混合，缓慢搅拌均匀后，形成溶液A；

其中HCl用浓度为2.8 mmol/L的盐酸水溶液；

投料配制含TEOS的混合液A；

按照无水乙醇，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和HCl摩尔比为3.1：0.042：2.2×10^-3配制B混合液；

其中HCl用浓度为55mmol/L的盐酸水溶液；投料配制含表面活性剂的混合液B；

将所形成的溶液A在60℃的水浴条件下冷凝回流90min；然后往溶液A中加入B混合液，在25-30℃下搅拌反应30min后，冷却至室温25℃即得到含CTAB的前驱液；

其中溶液A及B混合液的配比按体积比为1：2；

（2）抽滤、无机介孔材料组装

将制备步骤（1）获得的含有CTAB的前驱液经有机多孔膜抽滤2次，每次抽滤之间，在抽滤状态下间隔5分钟，随着抽滤过程中前驱液中乙醇和水的蒸发，在表面蒸发诱导自组装的作用下，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜孔道内TEOS逐渐水解，并最终形成棒状介孔二氧化硅材料，即得含有表面活性剂CTAB的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合介孔膜；

其中有机多孔膜即为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜；

聚对苯二甲酸乙二醇酯膜优选膜直径47mm，孔直径200-500μm，空隙率10%-15%；

（3）、膜内表面活性剂的洗脱