[发明专利]一种具有分离功能的复合膜及其气相沉积制备方法

说明书

本发明公开了一种具有分离功能的复合膜及其气相沉积制备方法。所述气相沉积制备方法包括：在反应腔室内，使第一反应单体、第二反应单体在基材的表面和/或内部发生聚合反应，形成具有分离功能的复合膜；其中，所述第一反应单体、第二反应单体中的至少一者为气态。本发明的气相沉积制备方法能够大幅节省原材料，提高制备过程的精准控制，提高均匀性以及绿色安全生产，提升功能层的分离性能，可提高通量以及选择性，以及抗污染能力，所获具有分离功能的复合膜具有优异的透水性、截盐性或气体分离性，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及一种功能膜，具体涉及一种具有分离功能的复合膜，以及一种基于气相沉积方法制备纳滤/反渗透/气体分离膜的方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有节能环保、过程简单、易于控制等特征，近年获得了迅猛发展。其中纳滤膜(简称NF)，反渗透(简称RO)和气体分离膜被广泛用于工业废水处理、食品工业、溶剂分离、生物医药，海水淡化，氢能源富集等领域。

反渗透/纳滤膜/气体分离膜的结构通常为三层：无纺布，基膜以及选择层。通常来说，无纺布的厚度为50-150微米之间，基膜厚度为20-100微米之间，而选择层的厚度则是在几个纳米到几个微米之间。根据工艺的不同，结构的性能参数有很大的不同。在分离膜制造过程中，一般是包含了一种或者多种反应物的水相涂敷在基膜表面。去除多余水相之后，与包含另外的一种或者多种反应的油相反应。反应物一般在油水界面上发生反应生成具有选择性，比较厚的薄膜。清洗过后，最终产品供应客户。但是在目前的制备工艺过程中，大部分的工艺采用了浸涂，或者狭缝挤出的方式进行。在这样的过程中，有着以下几个不足：1.过程控制相对比较困难，从而控制终端的产品质量难；2.耗材比较多，无论是浸涂还是狭缝挤出，水相和油相都属于过量反应，因此浪费原材料；3.占地面积较大，需要较多的后处理以及清洗步骤。

基于化学气相沉积(简称CVD)的功能高分子纳米薄膜是化工学科的前沿交叉领域，一直以来，特别是进入21世纪以来，得到了世界各国科学家的持续关注。从功能角度上看，高分子薄膜大体上可分为无分离性能的薄膜和具有分离性能的薄膜。其中具有分离性能的薄膜主要应用于气体分离，液体分离，离子分离以及物料浓缩。而制备高性能的分离性薄膜，例如，高通量和高选择性，越来越依赖于数学、物理、化学、生物、计算机等多学科的交叉和融合。

现有文献中大部分高分子纳米薄膜的制备方法是基于液相涂敷、挤出或者参杂纳米粒子/ 仿生粒子而实现高通量、高选择性。另一方面，随着CVD设备与技术的改进与升级，尤其是 CVD过程的几个优点：1.保形涂布：可以进行自由度很高的改性纳米材料沉积涂布；2.少溶剂：可以提高材料的生物相容性以及减少后处理环节；3.精准控制：可以精准控制薄膜厚度；使得越来越多的研究从无机半导体材料转向了有机高分子材料，其中，以iCVD(Initiated CVD)和oCVD(oxidative CVD)技术最为普遍。目前大部分基于CVD的功能高分子材料研究多集中在表面改性，抗污染，有机传感器等方面，而用于制备分离薄膜的发明为空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有分离功能的复合膜及其气相沉积制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种具有分离功能的复合膜的气相沉积制备方法，其包括：

提供基材，

以及，在反应腔室内，使第一反应单体、第二反应单体在所述基材的表面和/或内部发生化学反应，形成具有分离功能的复合膜；

其中，所述第一反应单体、第二反应单体中的至少一者为气态。

在一些优选实施例中，所述第一反应单体包括酰氯单体，所述第二反应单体包括胺类单体。