[发明专利]用于渗透汽化膜材料的聚硅氧烷-聚苯醚嵌段物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物制备方法技术领域。具体地说，本发明涉及将具有疏水性的聚硅氧烷与具有优良机械性能的聚苯醚两者之间进行端基反应得到嵌段共聚物的制备方法。

背景技术

在膜应用领域中，渗透汽化(Pervaporation，PV)是一种新兴的膜分离技术，PV利用料液膜上下游某组分化学势差为驱动力实现传质，利用膜对料液中不同组分亲和性和传质阻力的差异实现选择性。目前，PV的应用包括有机物脱水，水中回收贵重有机物、有机-有机体系分离三方面。其中有机物脱水尤其是醇类的脱水研究得最为广泛并部分获得工业化应用。在基础研究方面，如何开发出高性能的膜材料是PV技术永恒的热点。目前常用的方法包括无机有机杂化、表面改性、复合膜的使用、超薄膜的制备等等。

渗透汽化技术主要被应用于难分离的有机物等方向，此种膜需要有较高的优先透过选择性和通量，并在各种化学物质和机械应力作用下长期稳定。无需经过无机有机杂化和表面改性等方法，而直接由膜材料本质决定，减少外加因素的影响而制得的高性能膜可以从根本上解决膜的稳定性。

聚硅氧烷具有较低的玻璃化转变温度，在常温下其链段呈现柔性，然而聚苯醚的玻璃化转变温度较高，且同等条件下属刚性链结构。将两物质进行共混会发生非常明显的相分离，因此制备此两种物质的嵌段共聚物存在较大的难度。

Krantz的专利USP3,668,273公示了使用特定聚合度的聚合物原料，通过多步反应(包括高温反应)制备聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物的方法。然而，Krantz的合成方法局限性很大，从而使得到目前为止，在不局限聚硅氧烷和聚苯醚链段的聚合度、温和反应条件并一步合成聚硅氧烷-聚苯醚的嵌段共聚物还未有报导。

本发明提供一种对反应物聚合度大小没有严格要求，反应条件温和，一步合成聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物的方法，很好的解决了合成条件苛刻，反应步骤多而繁杂的问题。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中的反应过程复杂，反应要求高的问题，提供一种结构可控的聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物及其制备方法，并将其应用在渗透汽化优先透醇膜领域。

本发明提供的聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物是由具有双官能团封端的聚硅氧烷和聚苯醚组成的，其特征在于将具有活性端基的聚硅氧烷溶于溶剂中，另取定量具有活性端基的聚苯醚溶于同种溶剂中备用，其摩尔比为聚硅氧烷∶聚苯醚按＝5～1∶1；向聚硅氧烷溶液中投入质量为聚硅氧烷与聚苯醚总质量0.1％～5％的酸催化剂，在80～120℃下将已制备好的聚苯醚溶液分5-10次加入聚硅氧烷溶液中反应8～24h，每次加入时间间隔相同，加入量相同；反应后的混合物经过滤、沉淀剂沉淀、抽滤、水洗、减压蒸馏除去溶剂、酸催化剂及沉淀剂，既得预测结构的聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物。

所述聚硅氧烷的结构式为：

式中R为OH、COOH或(CH₂)₃NH₂；R₁为CH₃、C₆H₅或CH₂CH₂CH₃；R₂为CH₃、C₆H₅或CH₂CH₂CH₃；n为6～128的整数；

所述的聚苯醚的结构式为：

式中R′为OH、COOH或(CH₂)₃NH₂；R₃为CH₃、C₆H₅或CH₂CH₂CH₃；R₄为CH₃、C₆H₅或CH₂CH₂CH₃；m为67～133的整数；

所述酸催化剂为硫酸、硝酸、亚硝酸或三氟乙酸；

所述溶剂为甲苯、氯苯、二甲基亚砜、氯仿或四氯化碳。

本发明由上述方法制备的聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物，其结构为：