[发明专利]一种荷电镶嵌膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种荷电镶嵌膜的制备方法，所述方法将质量浓度15‑30％的溴化聚苯醚溶液，室温静置24h后于玻璃板上刮膜，然后迅速将膜连同玻璃板一起放入去离子水中静置成膜，取出膜烘干，获得溴化聚苯醚多孔膜；将溴化聚苯醚多孔膜浸泡在二胺类化合物水溶液中，室温浸泡进行交联，取出，烘干，获得交联后的多孔膜；将交联后的多孔膜置于阴离子荷电聚合物溶液中，超声脱泡后，取出多孔膜，干燥，获得荷电镶嵌膜；本发明镶嵌膜具有盐的渗透通量大、对蔗糖等非离子类物质截留率高，可以有效地分离电解质和非电解质、或进行电解质的稀释及脱盐等，还可以用于加压透析和扩散渗析等，较BPPO多孔膜机械性能都得到显著提高。

(一)技术领域

本发明涉及一种荷电镶嵌膜的制备，该材料同时含有相互独立的阴离子聚合物组分和阳离子聚合物组分，实现了真正意义上的荷电镶嵌膜的制备。

(二)背景技术

广义上讲，同时含有阴、阳离子交换基团(无序)的双性离子聚合物膜都可以称作为镶嵌膜。而真正意义上的镶嵌膜是指由无数的纵向交错并行的阴、阳离子聚合物组成的离子交换膜。由于其同时含有两种荷电基团，因此可以选择性的让电解质通过膜，而阻止非电解质的传输。鉴于其仅仅阻止非电解质的性质，一般可以应用于水的脱盐，生化材料和食物添加剂等的纯化。

镶嵌膜的制备方法众多，如阴阳离子树脂填充法、聚合物共混法、层层堆积法、嵌段聚合物自组装法等。日本专利(JP昭59-203613)报道了利用分别含有阴离子和阳离子聚合物的嵌段聚合物自组装法制备镶嵌膜，虽然可以制备出镶嵌膜，但对于镶嵌聚合物本身合成过程过于繁琐，设计和制备成本较为高昂，所以该策略并不适合商业化应用。

中国专利(CN 102548646 A)提出利用两种嵌段聚合物共混的方法，为了实现两种物质的有效结合同时实现相分离，所制备的两种聚合物都含有相同的乙烯醇系聚合物嵌段，而另一嵌段则分别为阴离子聚合物嵌段和阳离子聚合物嵌段。然后通过共混自组装实现镶嵌膜的有效制备。然而嵌段聚合物成本高昂问题仍然得不到解决，同时，两种荷电基团共混时相反电荷间的氢键相互作用必然会消耗大量的离子传输位点，不利于离子的高效传输。

中国专利(CN 102770197 A)提出利用离子聚合物溶液层层涂覆的方法制备荷电镶嵌膜，虽然制备出接近于理想状态的荷电镶嵌膜，但制备过程过于繁琐，宽度仅为几厘米的膜需要进行几倍甚至上千层的膜液的涂覆，该过程大大降低了生产效率，随着涂覆层数的增加其缺陷也必然会随之增加，同时为获得镶嵌膜需要对原膜进行纵向超薄切割，该工艺的实现也必然存在众多难题。

中国专利(CN 101530748 A)基于复合型纳滤膜的制备工艺，以超滤膜为支撑体，在界面聚合物的分别阳离子交换基团和阴离子交换基团，制备出一层超薄双性离子聚合物膜层(几十至几百纳米)。支撑体提供机械强度，双亲性超薄层提供选择性分离性能，进而实现镶嵌膜的性能。但该技术所制备出的镶嵌膜由于界面层过薄等问题使得其对单价态离子的截留效能不理想。同时，该界面层的化学稳定性尚待考究。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种新型荷电镶嵌膜的制备方法，其目的是制备出选择性能优异、盐通量大、同时膜强度高的荷电镶嵌膜。上述技术问题通过在具有指状孔结构的BPPO基材的孔隙中填充SPPO来实现荷电镶嵌膜中阴离子荷电聚合物的相对独立的存在，同时通过后续对BPPO基体的季氨化处理实现阳离子荷电聚合物的独立存在。

本发明采用的技术方案是：