[发明专利]一种含氟硅橡胶复合分离膜的制备方法

说明书

本发明提供一种硅橡胶分离膜的制备方法，包括以下步骤：将端羟基甲基苯基硅油、十三氟辛基三甲氧基硅烷及有机锡催化剂溶解于有机溶剂中制成铸膜液，其中端羟基甲基苯基硅油的质量占总质量的10‑15%，端羟基甲基苯基硅油和十三氟辛基三甲氧基硅烷质量比为5:1‑15:1，端羟基甲基苯基硅油和有机锡催化剂质量比为25:1‑100:1；在底膜表面涂覆一层所述铸膜液，在60‑90℃下干燥1‑4小时。25℃下测定复合膜O₂，N₂的渗透和分离性能分别为J_N2＞0.25 m³·m^‑2·atm^‑1·h^‑1，α(O₂/N₂)＞2.4。本发明硅橡胶复合膜制备方法简单，气体渗透性好。

技术领域

本发明涉及复合膜制备技术，尤其涉及一种硅橡胶复合分离膜的制备方法。

背景技术

膜法气体分离技术是指混合气体在压力差驱动下,利用高分子膜分离或富集其中某一组分的技术。它具有无污染、能耗低、分离效率高、设备体积小、规模和处理能力可任意变化等特点,已在工业生产、环境保护、生物材料等方面显示出诱人的应用前景。

高分子膜是膜法气体分离过程的核心，开发高性能的气体分离膜具有非常重要的意义。复合膜是指底膜与分离层材料不同的一种非对称膜，一般情况下底膜只起机械支撑作用，分离主要由在底膜上复合的材料来完成。因此复合膜的制作一般是先制作底膜，然后在底膜上通过溶液涂敷等方法来制作分离层。硅橡胶是工业化应用以来渗透性最高的高分子膜材料常用作复合膜的分离层。传统的硅橡胶是以含乙烯基的聚二甲基硅氧烷为基础聚合物，含多个Si-H键的聚有机硅氧烷为交联剂，在铂系催化剂作用下，于室温或加热下加成反应得到立体交联结构的硅橡胶。但是，膜材料的研制开发中存在一个基本矛盾：即气体透过性能好的总是分离选择性差，选择性好的却又气体透过性低。解决这一难题是寻找性能优异的硅橡胶分离层材料，能在保证复合膜分离效果的同时，又有良好气体透过性能。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有复合膜生产中技术问题，提出了一种新的硅橡胶复合膜的制备方法，该方法使用甲基与苯基的物质的量比为1：1得端羟基甲基苯基硅油为基础聚合物，其中含有大量苯基，增加了聚合物链间的凝聚能密度，提高了分离层得选择性；同时通过采用不同粘度端羟基甲基苯基硅油混合物为基础聚合物来调控聚合物密度和结构，以及用十三氟辛基三甲氧基硅烷为交联剂，与三甲氧基烷基硅油相比其中的氟原子有更大的原子半径，使得所制硅橡胶分离层具备了良好气体透过性能。

为实现上述目的，本发明一种含氟硅橡胶复合分离膜的制备方法，包括以下步骤：

将端羟基甲基苯基硅油、十三氟辛基三甲氧基硅烷及有机锡催化剂溶解于有机溶剂中制成铸膜液，其中端羟基甲基苯基硅油的质量占总质量的10-15%，端羟基甲基苯基硅油和十三氟辛基三甲氧基硅烷质量比为5:1-15:1，端羟基甲基苯基硅油和有机锡催化剂质量比为25:1-100:1；在底膜表面涂覆一层所述铸膜液，在60-90℃下干燥1-4小时。

本发明复合膜包括底膜和附着在底膜上的分离层，分离层由端羟基甲基苯基硅油和十三氟辛基三甲氧基硅烷的交联产物组成。底膜为聚砜、醋酸纤维素、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚丙烯酰胺和聚丙烯超滤膜中某一种的平板膜或中空纤维膜。

上述方法中端羟基甲基苯基硅油由甲基与苯基的物质的量比为1：1，粘度优选为80cst、240cst、1500cst、3000cst的羟基甲基苯基硅油的两种或多种混合物。所用有机溶剂包括汽油、正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、异辛烷或石油醚中的一种或多种。以二丁基二月桂酸锡和二辛基二月桂酸锡中的一种为催化剂。