[发明专利]一种多孔有机撑体/微孔杂化硅复合膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种多孔有机撑体/微孔杂化硅复合膜的制备方法，包括如下步骤：1)有机‑无机杂化硅聚合物溶胶的合成；(2)稀释杂化硅聚合物溶胶；(3)有机撑体/微孔杂化硅复合膜的制备；(4)盐酸蒸汽修饰。本发明所述的多孔有机撑体/微孔杂化硅复合膜的制备方法采用溶剂流散沉积技术结合低温盐酸蒸汽后修饰的方法，制备得到了技术尺度上可扩大的杂化硅TFC膜。

技术领域

本发明属于膜分离领域，尤其是涉及多孔有机撑体/微孔杂化硅复合膜的制备方法。

背景技术

有机桥接二氧化硅是由硅网络中不同的有机桥接基团组成的一类新兴的纳米多孔材料，因其具有良好的物化及结构特性，如孔径、柔韧性、表面润湿性和化学稳定性，已成为气液与液体分离膜的候选材料。

传统的杂化硅膜大多是制作在在多孔平板或管状陶瓷支架上，昂贵的陶瓷支撑体、复杂的制造工艺和制膜的低重现性继续限制着它们的大规模工业化制造，而多孔有机支撑体以其低廉的成本、优良的性能和高的可加工性受到越来越多的关注。近年来，以有机撑体支撑的杂化硅TFC膜的制备方法得到了一些报道。例如，使用热扩展等离子体化学气相沉积法和溶胶-凝胶旋涂法，将有机-无机二氧化硅材料沉积到多孔有机撑体上。然而，等离子体沉积过程对器件和制备条件要求极高，而且杂化硅中的有机组分会被氧化降解，这削弱了杂化硅膜的稳定性。另一方面，溶胶-凝胶旋涂工艺由于不能制备大面积的膜，不适合大规模的工业应用。针对当前杂化硅复合膜合成方法的不足，我们采用一种溶剂流散沉积方法，结合低温盐酸蒸汽修饰，制备了多孔有机撑体支撑的杂化硅TFC膜，该方法具有制造工艺简单、成本低的优势，使用此方法合成的杂化硅具有良好的水热稳定性、柔韧性及脱盐性能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种多孔有机撑体/微孔杂化硅复合膜的制备方法，采用溶剂流散沉积技术结合低温盐酸蒸汽后修饰的方法，制备了在技术尺度上可扩大的杂化硅TFC膜。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多孔有机撑体/微孔杂化硅复合膜的制备方法，包括如下步骤

(1)有机-无机杂化硅聚合物溶胶的合成：将倍半硅氧烷单体与醇溶剂混合，进行水浴加热，在连续搅拌的条件下向其中加入去离子水和浓盐酸，反应完成得到杂化硅聚合物溶胶；

(2)稀释杂化硅聚合物溶胶：将所述的杂化硅聚合物溶胶冷却，按不同倍半硅氧烷单体浓度，将所述的杂化硅聚合物溶胶加入醇溶剂进行稀释；

(3)有机撑体/微孔杂化硅复合膜的制备：将多孔有机撑体固定在不锈钢板上，将已稀释的杂化硅聚合物溶胶沉积在有机撑体上，溶胶干燥后，形成薄膜，将薄膜加热固化，即得到多孔有机撑体/微孔杂化硅复合膜；

(4)盐酸蒸汽修饰：将步骤(3)中得到的多孔有机撑体/微孔杂化硅复合膜进行盐酸蒸汽处理。

进一步，所述的倍半硅氧烷单体为桥联结构的硅源前驱体，所述的桥联结构的硅源前驱体为1,2-二(三乙氧基硅基)乙烯(BTESEthy)、1,2-二(三乙氧基硅基)乙炔(BTESA)、1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)或巯基丁二酸功能化修饰的1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(MSA modified BTESE)中的至少一种；优选的，所述的倍半硅氧烷单体为桥联结构的硅源前驱体，所述的桥联结构的硅源前驱体为1,2-二(三乙氧基硅基)乙烯、1,2-二(三乙氧基硅基)乙炔或巯基丁二酸功能化修饰的1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷中的至少一种。

进一步，所述的步骤(1)中倍半硅氧烷单体、去离子水和盐酸的摩尔比为1:(5-240):(0.01-0.5)；优选的，所述的步骤(1)中倍半硅氧烷单体、去离子水和盐酸的摩尔比为1:(60-240):(0.01-0.1)。