[发明专利]聚合物自支撑纳米薄膜及其连续和宏量制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚合物自支撑纳米薄膜及其连续和宏量制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：(1)将反应性单体a的离子液体溶液均匀涂布在连续向前运动的平整的传输机构上，形成稳定均匀的反应性单体a的离子液体溶液涂层；(2)将步骤(1)中的反应性单体a的离子液体溶液涂层与溶有反应性单体b的非极性溶液接触，发生界面聚合反应，合成聚合物自支撑纳米薄膜；(3)将步骤(2)中的聚合物自支撑纳米薄膜用水洗涤，其自动从传输机构上脱落，经干燥热处理后，即获得所述的聚合物自支撑纳米薄膜。本发明的制备方法极大地拓展了反应物的可选种类，使非水溶性的具有特殊结构的反应物能够应用于聚合物薄膜的界面合成中。

技术领域

本发明涉及膜制备领域，尤其涉及一种聚合物自支撑纳米薄膜及其连续和宏量制备方法和应用。

背景技术

聚合物自支撑纳米薄膜广泛应用于分离纯化、能源再生、材料保护以及电子器件等领域。界面聚合因其快速高效、条件温和而成为制备自支撑聚合物纳米薄膜的重要方法。

界面聚合是指两种高反应活性物质分别溶于两个互不相溶的溶剂中，并在界面处发生聚合反应，形成聚合物纳米薄膜。

常规的界面聚合反应发生在油/水界面上(例如专利文献US4277344和US4259183)，其中一种高反应活性物质必为水溶性，但大多数有机物都难溶于水，因此常规的油/水界面聚合限制了反应物的选用，不利于任务专化聚合物纳米薄膜的开发。其次，油/水界面聚合反应速率极高，难以控制，且水作为一种活泼的质子性溶剂，易于与油相中的高活性反应物发生副反应，导致所得薄膜存在缺陷。由此可见，水虽然易于与有机溶剂形成界面，但水的存在却不利于界面聚合反应。因此，十分有必要开发一种无水、可控且普适的界面聚合体系。

与水不同，离子液体是一种完全由阴阳离子组成的有机熔融盐，大多在室温下呈液态。与传统有机溶剂相比，离子液体具有不挥发、不易燃、化学和热稳定性高、溶解能力强、结构可调控、电化学窗口宽等优点，被誉为一种新型的“绿色溶剂”，在化学合成领域有着广泛的应用。

由于内部相互作用的巨大差异，许多离子液体能够与烷烃或苯及其衍生物形成界面，使用离子液体/有机溶剂体系开展界面聚合反应，能够拓展单体选用范围，按不同应用需求筛选反应物，合成不同种类和功能的纳米薄膜，同时可以减少反应物水解等副反应，提高薄膜质量。特别地，离子液体的高粘度以及可设计性使其能够在各种基材表面形成稳定均匀的溶液涂层，为可控界面聚合制备聚合物纳米薄膜奠定基础。

目前尚无基于离子液体/有机溶剂体系开展界面聚合制备聚合物纳米薄膜的专利和论文报导。

发明内容

本发明提供了一种聚合物自支撑纳米薄膜及其连续和宏量制备方法，该方法极大地拓展了反应物的可选种类，使非水溶性的具有特殊结构的反应物能够应用于聚合物薄膜的界面合成中。

本发明的技术方案如下：

一种聚合物自支撑纳米薄膜的连续和宏量制备方法，包括以下步骤：

(1)将反应性单体a的离子液体溶液均匀涂布在连续向前运动的平整的传输机构上，形成稳定均匀的反应性单体a的离子液体溶液涂层；

(2)将步骤(1)中的反应性单体a的离子液体溶液涂层与溶有反应性单体b的非极性溶液接触，引发界面聚合反应，合成聚合物自支撑纳米薄膜；

(3)将步骤(2)中的聚合物自支撑纳米薄膜用水洗涤，其自动从传输机构上脱落，经干燥热处理后，即获得所述的聚合物自支撑纳米薄膜。

步骤(2)中，反应性单体a的离子液体溶液涂层与溶有反应性单体b的非极性溶液接触的方式选自以下两种中的一种：

(A)将涂有反应性单体a的离子液体溶液涂层的传输机构浸入溶有反应性单体b的非极性溶液中；

(B)将溶有反应性单体b的非极性溶液喷涂至反应性单体a的离子液体溶液涂层表面。