[发明专利]一种可紫外光交联磺化聚苯醚砜酮水处理膜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种可紫外光交联磺化聚苯醚砜酮水处理膜材料的制备方法。本发明的方法包括：引入含磺酸基团单体及可紫外光交联单体，通过一步共聚得到磺化聚苯醚砜酮聚合物；经压力过滤后的聚合物溶液不需沉淀干燥，直接加助剂作为铸膜液制膜；制得膜经紫外光照射产生化学交联点，形成三维网状结构支撑，提高膜机械强度和使用寿命。本发明技术方案具有合成与交联工艺简单，磺化度与交联度可控，便于放大生产等优点，能够有效提升膜使用寿命，大幅降低膜使用成本。

技术领域

本发明涉及一种新型水处理高分子材料膜的制备生产技术，特别是涉及一种可紫外光交联磺化聚苯醚砜酮膜材料的制备方法，属于水处理及环境保护领域。

背景技术

聚苯醚砜作为一类具有高玻璃化温度的高分子材料，拥有优异的化学稳定性和耐氯性能，良好的机械加工性能等优点。不加修饰和改性的聚苯醚砜可以用作微孔超滤膜材料。但是聚苯醚砜本身的强疏水性，使得其用于超滤膜时膜阻力偏大，水通量偏低。同时强疏水性的膜表面也容易吸附有机杂质，既造成膜污染，又堵塞通道进一步降低膜通量。因此，对聚苯醚砜膜材料进行亲水改性，是降低膜阻力和提高膜抗污染能力的一个有效途径。

引入磺酸基团得到的磺化聚苯醚砜，亲水性得到极大改进。低磺化度的磺化聚苯醚砜可以作为改性后的超滤膜材料，同时提高超滤膜通量和节流率；高磺化度的磺化聚苯醚砜可以作为反向渗透膜材料应用于海水淡化和高纯水的制备。目前主流的反向渗透膜为聚酰胺材料，采用复合膜工艺在聚砜膜上进行界面聚合制得，工艺复杂；同时聚酰胺材料不耐氯，在含氯条件下非常容易降解，需要在反渗透前端加活性碳去除氯。相比较而言，磺化聚苯醚砜材料作为反向渗透膜应用时制膜工艺相对简单许多，并且材料本身耐氯，因此可以省去前端除氯步骤，具有成本优势。

但是，引入磺酸基团以后的磺化聚苯醚砜在作为水处理膜使用的压力工作条件下，因为亲水反而容易产生溶胀，使得尺寸稳定性下降，膜的机械性能和模量也相应降低，产生膜缺陷的概率增大，导致膜分离无效。因此，在保留磺化聚苯醚砜的亲水性及其他性能的前提下，提高膜材料的机械强度和模量及使用寿命就是一个需要解决的问题。

在聚合物当中产生物理或者化学交联点，从而形成三维网状结构对聚合物基体形成支撑，是提高聚合物机械强度和模量的一种有效手段。对水处理膜材料而言，如果在聚合物当中能够引入不影响聚合反应进行且在聚合反应后仍保持稳定的可紫外光交联基团，就能够在聚合物膜成型以后，通过紫外照射产生交联，在保持膜的原有形态的同时得到机械强度的提高。因此，如何引入满足上述条件的可紫外光交联基团就成为解决问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于解决磺化聚苯醚砜膜材料在水处理压力条件下因为亲水性提高产生溶胀而导致机械性能及强度下降，提供一种可紫外交联磺化聚苯醚砜酮的制备方法，同时引入含磺化基团和可紫外交联的羰基和甲基基团单体进行一步法共聚，反应后聚合物溶液过滤以后直接配铸膜液制膜，成膜后利用紫外辐照使得羰基和甲基之间产生化学交联点，形成三维网状结构，提高膜的机械强度及使用寿命。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种可紫外光交联磺化聚苯醚砜酮水处理膜材料的制备生产方法，具体步骤如下所示。

第一步，磺化聚苯醚砜酮聚合物的制备。将二卤代二苯砜，二卤代二苯酮，磺化二卤代二苯砜、多甲基取代的二羟基化合物、非甲基取代的二羟基化合物、与相对摩尔数过量10%的270目过筛碳酸钾及非质子型极性有机溶剂逐次加入带机械搅拌及氮气鼓泡的反应器中，逐渐升温反应。因所加非质子溶剂的沸点不同，而升温至165-2000C反应8-16小时至所需粘度（分子量）；冷却至800C，转移反应器中物料至压力过滤器过滤掉反应生成的无机盐及多余量的碳酸钾，得到纯聚合物溶液，供下一步涂膜使用。

第二步，将第一步压滤过后的聚合物溶液按照不同的应用方式添加制膜助剂得到铸膜液，再将铸膜液按照不同的铸膜方式得到平板膜或者中空纤维膜。