[发明专利]一种磺化聚芳醚砜和反渗透膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磺化聚芳醚砜、一种磺化聚芳醚砜的制备方法、由上述方法制备得到的磺化聚芳醚砜、一种由上述磺化聚芳醚砜制备得到的反渗透膜、以及一种反渗透膜的制备方法。

背景技术

聚芳醚砜是一种综合性能优异的特种工程塑料，具有优异的耐热性、耐辐射性、绝缘性及耐老化性等，其优异的机械性能、热稳定性及化学稳定性使其在电子仪器、机械仪表、航空航天等领域得到了广泛的应用。然而，随着高科技领域的发展，现有的聚芳醚砜已经无法满足更多应用领域的要求。因此，开发出新型的聚芳醚砜已经成为研究的热点。

膜分离是在20世纪初出现，并在20世纪60年代后迅速崛起的一种分离新技术。由于膜分离技术既具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又具有高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制等特点，因此，目前已被广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，并产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离技术中最重要的手段之一。膜分离技术的核心就是分离膜。对于多孔膜来说，根据膜孔直径的大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜。

其中，反渗透膜因具有对有机小分子和无机盐离子的良好分离性能、安全、环保、易操作等优点而成为水处理的关键技术之一。迄今为止，反渗透膜的主要应用在于海水及苦咸水淡化、硬水软化、中水回收、工业废水处理以及超纯水制备等领域。目前，市场上90%的反渗透膜是复合膜，即，由分离层和支撑层构成。其中，复合膜的制备方法主要包括稀溶液涂覆法、界面聚合法以及等离子体聚合法等。当前广泛用于水处理行业中的复合膜主要采取界面聚合的方式，例如，可以将聚酰胺薄膜复合到微孔支撑底膜表面。然而，聚酰胺的化学结构使该类复合膜的耐氯性能很弱，商用聚酰胺复合膜对游离氯的容许度几乎为零，从而增加了反渗透膜的预处理成本并降低了其使用寿命。因此，提高膜的耐氯性能是当前反渗透膜研究的重要任务之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种磺化聚芳醚砜、一种磺化聚芳醚砜的制备方法、由上述方法制备得到的磺化聚芳醚砜、一种由上述磺化聚芳醚砜制备得到的反渗透膜、以及一种反渗透膜的制备方法。

本发明提供了一种磺化聚芳醚砜，其中，该磺化聚芳醚砜具有式（Ⅰ）所示的结构：

式（Ⅰ），

其中，R₁-R₂₂各自独立地为氢或C₁-C₅的烷基，R₂₃不存在或者为取代或非取代的C₁-C₅的亚烷基，m：n=0.1-10：1，所述磺化聚芳醚砜的数均分子量为1万-10万。

本发明还提供了一种磺化聚芳醚砜的制备方法，其中，该方法包括在缩合反应条件下、在催化剂的存在下，将具有式（Ⅱ）所示结构的双酚单体、具有式（Ⅲ）所示结构的非磺化二苯砜单体与具有式（Ⅳ）所示结构的磺化二苯砜单体反应，使得到具有式（Ⅰ）所示结构的磺化聚芳醚砜，所述磺化聚芳醚砜的数均分子量为1万-10万、优选为5万-8万；

式（Ⅰ），

式（Ⅱ），

式（Ⅲ），

式（Ⅳ），

其中，R₁-R₂₂各自独立地为氢或C₁-C₅的烷基，R₂₃不存在或者为取代或非取代的C₁-C₅的亚烷基，R₂₄-R₂₇为卤素，m：n=0.1-10：1。

本发明还提供了由上述方法制备得到的磺化聚芳醚砜。

本发明还提供了由上述磺化聚芳醚砜制备得到的反渗透膜。

此外，本发明还提供了一种反渗透膜的制备方法，其中，该制备方法包括将含有上述磺化聚芳醚砜和有机溶剂的铸膜液均匀涂覆在基体上形成初生膜，并将所述初生膜中的有机溶剂去除。

本发明的发明人发现，由具有式（Ⅰ）所示结构的磺化聚芳醚砜制备得到的反渗透膜具有较强的耐氯性能，极具工业前景。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的磺化聚芳醚砜具有式（Ⅰ）所示的结构：