[发明专利]一种含糖聚合物堵孔复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种用于渗透汽化脱水的含糖聚合物堵孔复合膜的制备方法。

背景技术

渗透汽化脱水是一种新兴的有机溶剂纯化技术，具有无污染、低能耗、工艺简单等优点，在有机溶剂纯化特别是含水量接近共沸点或热不稳定的有机溶剂的纯化方面具有不可替代的地位。上世纪八十年代以来，渗透汽化脱水已经实现在乙醇、异丙醇、丙酮等方面的工业应用，带来了良好的经济效益和社会效益。

根据溶解扩散机理，渗透汽化脱水膜的性能很大程度上取决于膜材料的亲水性。多羟基化合物含有大量羟基，是一种高度亲水的材料，具有开发成为渗透汽化脱水膜材料的潜在价值。目前，天然多糖及其衍生物例如壳聚糖、海藻酸钠、纤维素等是获得较多关注的多羟基化合物高分子材料

【Chen，J.H.，Q.L.Liu，et al.″Pervaporation and characterization of chitosanmembranes cross-linked by 3-aminopropyltriethoxysilane″Journal ofMembrane Science 2007，292(1-2)：125-132；张颖乔迁，等.″壳聚糖膜分离乙醇/水溶液的渗透汽化性能研究″水处理技术2001，27(3)：142-144.】。专利CN1093944公开了一种由壳聚糖和聚乙烯醇共混制成的复合渗透汽化脱水膜材料。专利CN1935337公开了一种由壳聚糖和微孔支撑膜材料制备的复合渗透汽化膜材料并且用于水和乙醇的分离。专利CN1907550则利用海藻酸钠和聚乙烯醇共混交联制备了中空纤维膜并且应用于乙醇、异丙醇、丁酸和丙酮等的脱水。但是，由于天然多糖存在着结构不均一、产品质量不稳定、加工成形困难以及膜材料机械强度不高等缺点。

人工合成的含糖聚合物也是一种多羟基材料，同样具有良好的亲水性能，可以用作渗透汽化脱水膜材料，并能克服上述缺点。虽然含糖聚合物的合成技术已经得到广泛研究【Ladmiral，V.，E.Melia，et al.″Syntheticglycopolymers：an overview″European Polymer Journal 2004，40(3)：431-449；孟建文谭业邦，等.″含糖聚合物的合成″高分子通报2002，(5)：66-72.】，但单一含糖聚合物力学性能较差，成膜困难，在渗透汽化操作条件下无法保持其完整性，并且易于在水分子的作用下溶胀而丧失其分离性能。因此，目前尚未见到相关报道将含糖聚合物应用于渗透汽化脱水膜，更没有可以具体实施的制备方法和实际应用。

发明内容

本发明提供一种稳定性好、相容性高的含糖聚合物堵孔复合膜的制备方法。

一种含糖聚合物堵孔复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将含糖单体、共聚单体、交联剂、引发剂和溶剂混合，制成聚合溶液。

所述溶剂为甲醇与水的混合物，甲醇与水的体积比为1～16∶4。

所述含糖单体为烯丙基葡萄糖(AG，见结构式(I))、2-葡萄糖酰胺基乙基甲基丙烯酸酸酯(GAMA，见结构式(II))、2-丙烯酰胺基乙基乳糖苷(AAEL，见结构式(III))或N-乳糖基-N，N-甲基(4-乙烯基苯基)脲(LMVU，见结构式(IV))。

所述共聚单体为丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AAm)或甲基丙烯酸(MAA)，含糖单体与共聚单体的质量比为1∶0.25～9。

所述的交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)或二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)，含糖单体和共聚单体质量之和与交联剂的质量比为1∶0.05～0.2。

所述的引发剂为光引发剂或热引发剂。

光引发剂为二苯甲酮(BP)和三乙胺(TEA)的复合体系。二苯甲酮(BP)质量和三乙胺(TEA)体积比为1∶2～20克/毫升；

热引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)。

含糖单体与共聚单体之和与引发剂(采用光引发时以二苯甲酮BP计)的质量比为1∶0.001～0.05。

所述聚合溶液中含糖单体与共聚单体的质量之和与所述的溶剂体积的比例为0.3～1克/毫升。

(2)将微孔膜材料在聚合溶液中浸泡10～60分钟后取出，得到表面覆着聚合溶液的微孔膜材料。

所述的微孔膜材料为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯(PVDF)，微孔膜材料其平均孔径为0.1～1微米、孔隙率为20％～85％、膜厚为15～500微米。