[发明专利]一种选择性分子过滤膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种选择性分子过滤膜材料及其制备方法和应用，属于过滤膜材料技术领域。本发明首先提供了用于制备分子过滤膜材料的化合物，由聚乙烯醇与环状化合物在催化剂作用下反应制得，然后将该化合物与基材复合制得分子过滤膜材料。本发明制备了一种结构稳定的非极性大环化合物，当非极性分子的半径小于大环化合物的孔径，可良好的通过环孔，而半径大于孔径的分子以及极性分子则无法通过，从而达到选择性分离非极性分子的目的，与基材复合后，作为过滤膜材料用于分子级别的选择性分离，具有很好应用前景。

技术领域

本发明属于过滤膜材料技术领域，具体涉及一种分子过滤膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，膜分离技术主要应用于金属离子的交换与过滤、生物细胞的过滤，以及悬浮物的分离，对于分子级别的过滤，主要以色谱柱来实现，使用分子过滤膜来分离不同极性分子是较少报道的，而膜分离相比色谱柱分离在应用方面具有很大优势，因此开发分子过滤膜具有重要意义。

发明内容

本发明为解决上述现有技术存在的问题，首先提供了用于制备选择性分子过滤膜材料的化合物，该化合物作为过滤膜材料过滤层的主要成分，由聚乙烯醇与环状化合物PBCD在催化剂作用下反应制得，记为PVA-PBCD，具有如下结构其中环状化合物PBCD具有如下结构其中R为-OH、-CH₂OH或-C₂H₄OH。

本发明进一步提供了上述化合物的制备方法，以PVA和PBCD为原料，在催化剂作用下，反应温度为70-110℃，反应时间为60-300min，制备路线如下：

其中，上述反应的催化剂为苯磺酸、苯磺酸衍生物、浓硫酸、浓磷酸或草酸。

其中，PVA的用量按照PVA中-CHOH-和PBCD的物质的量比为6:1～3:2。

优选的，PVA采用PVA1799，用量按照180g PVA1799和1.03mol PBCD。

其中，上述环状化合物PBCD由化合物HQ-R和甲醛在模板剂和催化剂作用下、50～150℃条件下反应反应30～240min制得，化合物HQ-R结构如下其中R为-OH、 -CH₂OH或-C₂H₄OH，合成路线如下：

其中，上述环状化合物PBCD制备反应中催化剂为苯磺酸、苯磺酸衍生物、强酸性离子交换树脂、浓硫酸、浓磷酸或草酸。

其中，上述环状化合物PBCD制备反应中模板剂为100～200nm的碳酸钙或足球烯。

其中，上述环状化合物PBCD制备反应中化合物HQ-R与甲醛的摩尔比为1:1～1:1.1。

本发明进一步提供了一种分子过滤膜材料，包括以化合物PVA-PBCD为主要成分的过滤层与基材，其中基材为聚乙烯纤维膜、聚酯PET纤维膜、聚偏氟乙烯PDVF膜或聚四氟乙烯 PTEF膜。

本发明进一步公开了上述分子过滤膜材料的制备方法，将PVA-PBCD分散于溶剂中，然后涂覆于基材表面，干燥后，通过热压热熔附着在基材表面。

其中，溶剂可采用DMF、丙酮或DMSO。

优选的，按重量份计，将1份PVA-PBCD溶解于3～10份的DMF、丙酮或DMSO中。

优选的，基材表面涂层厚度控制在在0.1～1.2mm。

优选的，干燥条件为在50～110℃干燥30～150min。

优选的，热压条件为120～180℃热压5～15min。