[发明专利]一种高通量耐溶剂界面聚合复合膜及其制备方法

说明书

本发明属于膜制备领域，具体涉及一种高通量耐溶剂界面聚合复合膜及其制备方法。本发明提供一种高通量界面聚合复合膜的制备方法，所述制备方法为：以耐溶剂的凝胶膜为基膜，然后通过界面聚合将聚酰胺功能分离层沉积到所述基膜的表面得到高通量界面聚合复合膜。本发明利用凝胶膜而非普通非凝胶聚合物超滤膜作为基膜，来改变界面聚合过程中反应单体在界面的扩散速度，从而制备超薄的高通量的复合膜，所得复合膜可应用于反渗透，纳滤和耐有机溶剂纳滤。

技术领域

本发明属于膜制备领域，涉及一种界面聚合复合膜，特别涉及一种方法简单、成本低廉、可规模化生产、高通量的反渗透膜，纳滤膜，耐有机溶剂纳滤复合膜及其制备方法。

背景技术

界面聚合是一种非常通用的制备反渗透膜、纳滤膜和耐有机溶剂纳滤复合膜的一种方法。在制备过程中，通过油相单体和水相单体在聚合物超滤基膜表面反应形成超薄的聚酰胺分离层，最终得到复合膜。通过这种方法形成的复合膜通常由无纺布支撑层，超滤膜基膜以及聚酰胺功能分离层组成。目前的商业化的反渗透膜、纳滤膜和耐有机溶剂纳滤复合膜也大部分采用这种方法实现；采用这种方法制备得到复合膜的性能通常由超滤基膜，界面聚合条件以及后处理这三个方面决定。而在超滤基膜方面，目前通常采用聚酰亚胺、聚砜、聚丙烯腈等常规聚合物超滤膜；通过调控这些常规聚合物超滤基膜的孔径和分离膜结构能够影响最终的分离膜性能，但是最终制备的复合膜的性能提升有限。与此同时，这些基膜对于强极性溶剂不具有很好的耐受能力，也大大的限制了以常规聚合物超滤基膜制备得到的复合膜的应用环境和应用领域。

影响复合膜性能的另外一个因素是界面聚合条件；然而，一些常用的界面聚合条件，如反应时间，单体浓度，水相单体溶液PH值等，已经被充分的研究，并得到了非常经典的界面聚合工艺。影响界面聚合的另外一个过程是单体反应过程中在油相或水相的扩散速度，目前通过在反应溶液中添加高分子聚合物，来增加反应溶液的粘度来降低单体的扩散速度，从而降低反应速度，得到聚酰胺分离层薄，通量大的复合膜，但是这种方法，由于高分子聚合物的添加，大大的提高了分离膜的制备成本。

因此，在目前界面聚合制备复合膜的水平上，采用新的方法制备具有更高性能的复合膜具有较大的挑战。

发明内容

本发明的目的是为了进一步提高现有界面聚合分离膜性能，同时克服耐有机溶剂差的技术问题，提出一种利用耐溶剂凝胶膜(如聚对苯二甲酸对苯二胺凝胶膜)而非常规聚合物超滤膜作为基膜来制备高性能复合膜的方法；由于凝胶膜中的聚合物分子与单体的相互作用，大大的降低了界面聚合过程中反应单体在界面的扩散速度，进而使得在相同的反应时间内得到的聚酰胺分离层更薄，制备的分离膜的通量更大。采用该方法所制备的复合膜在反渗透，纳滤，耐有机溶剂纳滤中均表现出较高的性能；该方法工艺简单，易于制备，原料价格低廉，具有良好的工业实用性。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高通量界面聚合复合膜的制备方法，所述制备方法为：以耐溶剂的凝胶膜为基膜，然后通过界面聚合将聚酰胺功能分离层沉积到所述基膜的表面即得到高通量界面聚合复合膜。

进一步，所述耐溶剂的凝胶膜的材料包含下述物质中的一种：聚对苯二甲酸对苯二胺(Kevlar)、壳聚糖、纤维素、海藻酸钠或聚乙烯醇。

优选的，所述耐溶剂的凝胶膜的材料为聚对苯二甲酸对苯二胺。

进一步，当所述耐溶剂的凝胶膜的材料为聚对苯二甲酸对苯二胺时，所述凝胶膜采用相转化法制得。

更进一步，所述聚对苯二甲酸对苯二胺凝胶膜采用下述制备方法制得：将浓度为0.5～10wt％的聚对苯二甲酸对苯二胺溶液涂覆在支撑层上(任何可以增加强度的多孔材料均可作为支撑层，如无纺布等)，然后将涂覆有聚对苯二甲酸对苯二胺溶液的支撑层浸入凝固浴中，得到聚对苯二甲酸对苯二胺凝胶膜。