[发明专利]一种有机/无机杂化膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种烯烃/烷烃、芳烃/烷烃等体系渗透汽化分离用的有机/无机杂化膜及其制备方法。 

背景技术

随着膜技术在资源、能源以及环保等领域的广泛应用，如何进一步提高膜的分离性能成为目前膜制备等技术的研究重点。有机-无机杂化膜由于其对一些特定的有机物优异的分离性能而引起人们的广泛关注，近年来研究有机/无机杂化膜的制备方法的报道很多。 

众所周知，Ag⁺等过渡金属离子能与烯烃、芳烃等有机物间形成电子给体-受体络合物，基于此，很多学者进行了Ag⁺固载杂化膜分离烯烃/烷烃、芳烃/烷烃的研究，利用一些水溶性高分子如PVP、POZ、PEO等在水溶液中可与银盐如AgBF₄、AgClO₄、AgCF₃CO₂、AgCF₃SO₃作用形成聚电解质，Ag⁺与PVP、POZ、PEO等中的羰基氧作用得以固载，Ag⁺因为高分子链的柔韧性和宽松的电子环境可以充分发挥其烯烃络合载体的作用，制备Ag⁺固载杂化膜用于烯烃/烷烃的分离。但通过简单共混方法制备的杂化膜存在载体易流失、膜的稳定性差等缺点。而包含有AgCl纳米粒子的有机/无机杂化膜用于烯烃/烷烃、芳烃/烷烃等体系的渗透汽化分离时，表现出较好的稳定性和分离性能。 

发明内容

本发明提供了一种有机/无机杂化膜及其制备方法，依此方法可根据烯烃/烷烃、芳烃/烷烃等体系的渗透汽化分离要求在一定程度上按需调控膜结构，制备出具有较好分离性能的有机/无机杂化膜。 

一种有机/无机杂化膜的制备方法，包括以下步骤： 

(a)将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯两亲嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO) 溶解于甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酰胺(AM)的混合物中，超声下加入NaCl或KCl水溶液得反相微乳液A；NaCl或KCl水溶液中NaCl或KCl的浓度为0.1～0.5mol/L。 

(b)将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯两亲嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)溶解于甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酰胺(AM)的混合物中，超声下加入AgNO₃水溶液得反相微乳液B；AgNO₃水溶液中AgNO₃的浓度为0.1～0.5mol/L。 

所述步骤(a)和(b)中，丙烯酰胺(AM)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)的质量比为0～1，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)两亲嵌段共聚物的摩尔数与甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酰胺(AM)混合物的体积之比为0.005-0.05mol/L。 

(c)将上述A和B两种反相微乳液超声下混合，得到包含有AgCl纳米粒子的反相微乳液C； 

(d)向包含有AgCl纳米粒子的反相微乳液C中加入引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，60-65℃水浴搅拌进行聚合反应； 

(e)当聚合体系达到聚合体系粘度为1-1000mPa·s后停止加热和搅拌，将获得的包含有AgCl纳米粒子的乳胶静置； 

(f)在刮膜温度为20℃-45℃、湿度为40％-90％条件下以恒速将乳胶均匀地流延涂覆在聚酯无纺布上，涂覆的厚度为50-500微米； 

(g)将涂在无纺布上的乳胶继续在20℃-75℃下反应1-12小时，即可制得厚度为1-50微米的包埋有AgCl纳米粒子的有机/无机杂化膜。 

所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯两亲嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)优选使用BASF公司生产商品牌号Pluronic的嵌段共聚物(包括Pluronic L、Pluronic P、Pluronic F等)，分子量为1000-15000。 

所述步骤(a)和(b)构成的反相微乳液A和B中，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯两亲嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酰胺(AM)混合物、水三者之间的质量分数范围为：聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯两亲段共聚物(PEO-PPO-PEO)5-25％，甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酰胺(AM)的混合物75-95％，水0-20％。