[发明专利]温度敏感型分离膜的无溶剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度敏感型分离膜的无溶剂制备方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

常用的膜制备方法（主要是浸没沉淀相转化法、溶剂蒸发法等）均需使用大量有机溶剂，有机溶剂在聚合物膜制备过程中主要起以下两方面作用。一方面，溶剂作为溶解介质，与成膜聚合物、各种添加剂混合形成均相铸膜液。另一方面，相转化过程中溶剂对膜的结构形成有重要作用。在浸没沉淀相转化法中，有机溶剂和非溶剂（常用水）的溶剂交换导致了相转化的发生。制膜过程常用的有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺（DMF），N，N-二甲基乙酰胺（DMAc），N-甲基吡咯烷酮（NMP）等。制膜过程大量使用有机溶剂有以下缺点。首先，有机溶剂对人体和环境有害。例如，DMF往往对神经系统、呼吸系统、肝和肾有毒性，并对皮肤有刺激作用，甚至有报道称DMF会引起癌症和染色体畸变。DMAc将会造成肝的损害，引起中毒性肝炎。中华人民共和国国家职业卫生标准(GBZ2-2002)工作场所有害因素职业接触限值规定时间加权平均容许浓度20mg/m³。其次，使用有机溶剂的成本较高。由于有机溶剂在铸膜液中所占质量比通常为60%-90%，成本较高。第三，有机溶剂回收难度大。有机溶剂回收一般采用减压蒸馏或精馏回收，由于制膜有机溶剂沸点高，且制膜废水中有机溶剂浓度低（通常低于8%），回收能耗高，回收经济性差。同时，由于有机溶剂的生物毒性和较差的生物可降解性，制膜废水的处理也相当困难。

近年来，传统的、功能单一的聚合物膜已远远不能满足人们的需要,新型高性能的、多功能的聚合物膜应运而生。能够根据外界环境条件的变化而自动对其自身的分离行为做出适当调整的“智能”聚合物膜引起了科学家的兴趣和关注。这类智能膜的特点在于它不仅可以感知环境，而且可以顺应环境。智能膜的环境响应性是由于聚合物膜中大分子的构象和聚集态的变化具有可逆性，从而使得某种物质在膜中的渗透、扩散和传输可随环境刺激信号的变化而变化。温度响应性聚合物膜就是一种对外界环境温度变化具有敏感反应与自我调节功能的新型膜，是指当膜所处的环境温度发生变化时，膜孔形状及渗透速率等随之发生敏锐响应，即突跃性变化的分离膜。温度响应膜增强了膜的操作弹性，拓展了膜的应用范围。温度响应膜可以通过改变环境温度，实现膜对混合物的选择性分离，可用于药物和生物制品的分离提纯，药物的可控释放。

综上所述，提出在无有机溶剂条件下制备温度敏感型分离膜的技术，具重要理论意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度敏感型分离膜的无溶剂制备方法，该制备方法过程简单易操作，绿色环保，所制备的膜具有温度响应特性。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种温度敏感型分离膜的无溶剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）反应成膜过程

将单体甲基丙烯酸羟基乙酯（HEMA）、致孔剂正硅酸乙酯（TEOS）、交联剂1,6-己二醇二丙烯酸酯（HDODA）、温敏单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和引发剂1-羟基环己基苯基甲酮（HCPK）按质量比1：0.5：0.08：（0.01-0.20）：（0.0101-0.0120）混合均匀，在氮气保护下对铸膜液超声处理2-10分钟，取铸膜液滴在第一片玻璃片一端，用第二块玻璃片的一端盖住第一块玻璃片上的铸膜液，平移第二块玻璃片使两片玻璃片重合，铸膜液在两片玻璃片之间铺展形成液膜，将两片玻璃片置于200W高压汞灯下紫外光照处理1-3min；

2）致孔过程

将两片玻璃片剥开，将附着了固态膜的玻璃片浸入质量分数为1%的氢氟酸中，膜自动从玻璃片上剥离，并迅速转移到质量分数为10%的氢氟酸中浸泡0.5-4h，去除二氧化硅颗粒，再将膜转移至乙醇中洗涤，最后浸泡在去离子水中12-24h，得到温度敏感型分离膜。

本发明的优点在于：相对于传统方法，该方法制备过程无需有机溶剂，绿色无污染；可节省溶剂成本，故可降低制膜成本；同时无需溶剂回收过程，降低设备投资和能耗。单体材料价廉易得，膜制备过程简单易行，条件温和，易于放大。膜对环境温度值具有良好的响应性，膜在温度高于32℃时孔径增大，通量增大而截留率降低。温度响应性能可逆而稳定，可多次循环使用。

附图说明

图1为本发明实施例1所制的温度敏感型分离膜的通量随温度值变化曲线图。

图2为本发明对比例1的商品化醋酸纤维素膜的通量随温度值周期变化曲线图。

图3为本发明实施例和对比例的膜的截留率随温度值变化曲线图。

具体实施方式