[发明专利]一种液晶齐聚物及其制备亚5nm均孔膜的方法

说明书

本发明公开一种液晶齐聚物及其制备亚5nm孔径均孔膜的方法。所述液晶齐聚物含有在紫外辐照下可降解的邻硝基苯甲酯官能团及衍生结构。其分子特征如下：R1,R2,R3为苯甲酯上位于3,4,5位的烯烃取代基团；R4,R5为邻硝基苯甲酯苯环上3,4‑位取代基。制膜方法如下：将液晶齐聚物、光引发剂、添加剂、溶剂混合形成均相溶液，旋涂或浸涂在基底上，退火诱导组装后，用紫外光辐照，将辐照后的薄膜在溶剂中浸泡、漂洗，即形成孔径小于5nm的均孔膜。

技术领域

本发明属于新型分离材料领域，特别涉及一种液晶齐聚物及其制备亚5nm均孔膜的方法。

背景技术

嵌段共聚物是目前制备均孔膜的主要材料。然而，由于嵌段共聚物的分子量较高(M_n＝50～100kg/mol)，所制备的均孔膜其有效孔径较大。目前，通过嵌段共聚物制备孔径小于5nm的聚合物均孔膜存在较大挑战。此外，利用嵌段共聚物制备均孔膜，往往需借助物化手段对聚合物进行降解处理来制造孔结构。然而，对于难降解、化学惰性的嵌段共聚物，通过相应的后处置制备均孔膜显得尤为困难。因此，发展基于非嵌段共聚物的可降解新材料对于制备孔径亚5nm的均孔膜显得尤为重要。

具有光异构化性质的化合物可以通过简单地光照实现化学结构的改变或降解。邻硝基苯甲醇的光异构化特征已得到广泛研究，基于邻硝基苯甲醇的衍生物具有与邻硝基苯甲醇类似的光异构化特征，在光辐照下，邻硝基苯甲醇衍生物可以转化成相应的邻亚硝基苯甲醛，同时释放游离羧酸从而实现降解。在该专利权利要求中，我们将邻硝基苯甲醇设计到两亲性可聚合液晶小分子中，借助于两亲液晶小分子的自组装特征形成有序结构，借助两亲性液晶分子的可聚合性，在紫外辐照条件下聚合形成交联的聚合物基体，借助于邻硝基苯甲醇在紫外辐照下的可降解性实现致孔。设计合成含邻硝基苯甲醇单元的两亲性可聚合液晶分子并以此为成膜材料制备孔径小于5nm的均孔膜，是解决目前利用嵌段共聚物自组装难以制备孔径小于5nm均孔膜的有效途径。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术不足，提供一种液晶齐聚物及其制备亚5nm均孔膜的方法，以克服现有聚合物原料和方法难以制备出孔径亚5nm均孔膜的技术难题。

本发明采用如下技术方案：一种液晶齐聚物，分子通式如下：

其中R1,R2,R3中至少有一个是含有可聚合官能团的取代基，2位和3位中至少一个被水溶性或醇溶性聚合物取代，分别形成取代基R5、R4。

进一步地，可聚合官能团主要为烯烃、羟基、羧基、氨基、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、苯乙烯。

进一步地，取代2位的聚合物或取代3位的聚合物为分子量100～20000g/mol的聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸二甲氨基乙酯、聚丙烯酰胺二甲氨基丙胺。

一种制备亚5nm孔径均孔膜的方法，包括如下步骤：

(1)将权利要求1所述的液晶齐聚物、光引发剂A、溶剂B、添加剂C混合形成均相铸膜液；

(2)将铸膜液旋涂或浸涂在固体基底上，待溶剂自然挥发，得到初始膜；

(3)采用退火方法诱导初始膜形成组装结构；

(4)对步骤3处理后初始膜进行紫外辐照，液晶齐聚物通过可聚合的基团发生交联，形成薄膜，同时，取代基R4和R5降解；

(5)将薄膜在溶剂D中浸泡，漂洗，去除降解的取代基R4和R5，形成均孔膜。