[发明专利]一种线性聚二甲基硅烷修饰油水分离膜的制备方法及其制备的油水分离膜

说明书

本发明公开了一种线性聚二甲基硅烷修饰油水分离膜的制备方法及其制备的油水分离膜。该制备方法包括如下步骤：将多孔基底清洗去除表面有机杂质，进行表面羟基化处理，浸入线性聚二甲基硅烷液体中进行表面柔性高分子刷类液体层接枝反应，清洗除去多余的聚二甲基硅烷，干燥得到聚二甲基硅烷修饰油水分离膜。本发明的制备方法原料无毒环保，制备流程简单，无需依赖昂贵的设备，总体成本低；通过单纯的柔性链单分子层修饰，不影响基材的表观形貌；制备的油水分离材料，具有良好的防污性，可以减小有机物和油在表面的黏附，可以有效地分离较高粘度的原油水混合物，其分离速度是交联PDMS和普通烷烃分子刷修饰的同种材料的两倍以上。

技术领域

本发明涉及油水分离材料制备技术领域，更具体地，涉及一种线性聚二甲基硅烷修饰油水分离膜的制备方法及其制备的油水分离膜。

背景技术

来自工业生产和生活用途而排放的含油废水、含水废油和海上石油泄漏等既造成了对资源的浪费，也造成了对环境生态以及人体健康的破坏。随着超疏水现象的发现和衍生，拥有超疏水/超亲油和超亲水/水下超疏油的超润湿多孔材料在油/水分离领域表现出巨大的应用前景。然而，目前的分离材料在实际应用中遇到两个普遍的问题，即膜污染和低通量，尤其是对于含表面活性剂的乳液和高粘度的原油/水混合。

在一般的膜分离材料制备过程中，主要通过调控膜的孔径、厚度、形貌结构和润湿性来改善膜的污染和低通量的问题。然而，对表面结构和低厚度的依赖性会使得膜的机械强度和稳定性降低。“类液体”表面的出现为这一难题的解决提供了新的途径，“类液体”表面是指在表面引入高度柔性的高分子刷层，其高分子链在表面能高度自由旋转和运动，从而帮助克服固-液-气三相接触线在表面移动时的局部能垒障碍。聚二甲基硅烷PDMS高分子玻璃化转变温度低，分子链高度柔软，是一种理想的类液体表面修饰材料。现有技术CN105536296A公开了一种用于油水分离的超疏水/超亲油铜网及其制备方法和应用，该制备方法中将铜网经过硫酸铜和硫代硫酸钠化学沉积后再置于羟基封端的聚二甲基硅氧烷中，取出加热制备得到超疏水/超亲油铜网。该技术中虽然涉及到PDMS的修饰，但仍然是依靠表面沉积形成具有乳突状结构的特殊表面结构，其油水分离效果很大程度上还是依赖于表面结构，膜的物理性能和稳定性未能得到保持。

因此，本发明提供一种新的聚二甲基硅烷修饰油水分离膜的制备方法，无需通过面层沉积处理形成一定的表面结构，即可达很好的防止膜污染和提供通量，对于优化油水分离膜的分离性能具有非常重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有油水分离膜对高粘度油水分离通量低，防污性能低的缺陷和不足，提供一种线性聚二甲基硅烷修饰油水分离膜的制备方法，通过多孔基底表面羟基化预处理，膜表面接枝柔性高分子刷类液体层，制备得到一种聚二甲基硅烷修饰油水分离膜。

本发明另一目的在于提供一种由上述制备方法制备得到的油/水分离膜。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种线性聚二甲基硅烷修饰油水分离膜的制备方法，包括如下步骤：

S1.将多孔基底清洗去除表面有机杂质；

S2.将上述S1的多孔基底进行表面羟基化处理；

S3.将上述S2羟基化多孔基底浸入线性聚二甲基硅烷液体中进行表面柔性高分子刷类液体层接枝反应，反应温度80～150℃，反应时间12～48h；

S4.将上述S3的接枝基底清洗除去多余的聚二甲基硅烷，干燥得到聚二甲基硅烷修饰油水分离膜。