[发明专利]一种孔径可调节的纳米多孔聚合物膜的制备方法

说明书

一种孔径可调节的纳米多孔聚合物膜的制备方法，属于膜分离领域。本发明使用分子基配位化合物分子作为造孔剂制备具有纳米孔径的分离膜。通过使用不同分子大小的分子基配位化合物，控制分离膜的孔径大小，可实现对纳米多孔聚合物膜孔径在纳米尺度的调节。本发明提供了一种简易的孔径可调节纳米多孔聚合物膜的制备方法，工艺简单且成本较低，材料易得便于扩大化生产，且制备的分离膜孔径可在纳米尺度进行调节，因此其在分子筛分方面具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种孔径可调节的纳米多孔聚合物膜的制备方法，属于膜分离领域。

背景技术

膜分离技术是在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，具有操作简单、能耗低、分离效果好、无二次污染等特点，受到越来越多的关注。相对于传统的精馏、吸收和萃取等过程，膜分离技术具有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等优点。目前使用的膜材料主要以有机高分子聚合物为主，但是目前这种以高分子聚合物制备的分离膜孔径缺乏纳米尺度的调节，同时存在着渗透性和选择性之间的“trade-off”效应，因此限制了该聚合物膜性能的进一步提高，以至于增加了膜分离技术的成本。

金属有机多面体(MOPs)、金属簇等配位化合物是一种分子基的纳米材料。其不仅具有规则且均一的结构，还可通过使用不同的金属离子与配体，改变其大小，同时，这种材料可在水、酸以及碱性条件下被去除，因此可以通过使用不同分子大小的分子基配位化合物作为造孔剂来实现对聚合物膜分离层的孔径在纳米尺度的调节，制备出具有可调节纳米孔径的分离膜。本发明提供了一种简易的可调节孔径的纳米多孔聚合物膜的制备方法，工艺简单且成本较低，材料易得便于扩大化生产，且制备的分离膜具有较好的分离效果及稳定性，具有潜在的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种孔径可调节的纳米多孔聚合物膜的制备方法。

一种孔径可调节的纳米多孔聚合物膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将造孔剂溶解在有机溶剂中，制得透明的溶液；

(2)将聚合物溶解在步骤(1)所配制的溶液中，得到铸膜液，在一定温度下静置以排除所配制铸膜液中的气泡；

(3)将步骤(2)所配制的铸膜液制备成膜，然后将所得膜浸于适当溶剂中，将聚合物膜中的造孔剂充分去除；所述的适当溶剂为能够将造孔剂洗去，同时保持聚合物膜结构的溶剂；

(4)将步骤(3)得到的聚合物膜从所述的适当溶剂中取出，即得到一种孔径可调节的分离膜。

本发明中所述的造孔剂为分子基配位化合物，如选自金属有机多面体(MOPs)、甲酸盐、醋酸盐类的分子基配位化合物。

本发明所述步骤(1)中的溶剂可为甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等中的一种或几种。

本发明中所述步骤(2)中所选用的聚合物可为醋酸纤维、芳香聚酰胺、聚哌嗪酰胺、磺化聚醚砜、聚偏氟乙烯聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯等中的一种或几种。

本发明中所述的铸膜液中造孔剂的浓度为0.01～20.00wt.％，聚合物浓度为1.00～50.00wt.％。

本发明中所述步骤(2)中所使用的温度为0～150℃。

本发明中所述步骤(2)中静置时间为0～5天。

本发明中所述步骤(3)中制备膜方法包括相转化法、涂覆法、界面聚合法、动态膜法等任意方法。

本发明中所述步骤(3)中所述的适当溶剂可为水、酸溶液(如硫酸、盐酸、硝酸等酸溶液)、碱溶液(如氢氧化物、氨水等碱溶液)。