[发明专利]一种聚芳醚膜表面复合无机粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离领域，特别涉及一种聚芳醚膜的表面改性方法。

背景技术

聚芳醚是一类主链含有芳醚结构的高性能工程塑料，机械性能好，具有良好的绝缘性、耐热性、耐化学腐蚀性、耐消毒性等性能，是一种非常优异的分离膜材料，已经广泛用于水净化处理、油水分离、纳滤、血液净化和药物分离等领域。

由常规方法得到的聚芳醚膜表面组成较为单一，为了满足特定功能或性能的需要，如亲水性、抗污染性、特异吸附性、催化性等，需要对膜表面进行相应的改性。无机纳米粒子的种类很多，将其用于聚合物多孔膜中时，可以赋予膜特殊的性能。中国专利CN200910213434.9通过在铸膜液中加入无机纳米粒子，制备出本体共混纳米粒子的聚砜膜，提高了膜的表面亲水性和力学强度。中国专利CN201210018087.6用含有无机纳米粒子和亲水剂的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物制备得到无机/有机复合多孔膜，该膜具有高离子电导率、优异电化学性能、高机械强度以及低热收缩率。中国专利CN201410213391.5以季铵型聚合物接枝二氧化硅的有机-无机杂化纳米粒子为添加剂，通过非溶剂诱导相分离法制备有机-无机杂化分离膜，提高了分离膜的亲水性、选择透过性、抗污染性和抗菌性等诸多性能。中国专利CN200610155602.X将聚乙烯、含聚环氧乙烷两亲性共聚物、稀释剂、无机纳米粒子经熔融共混得到制膜料，制备的膜具有高度亲水、孔径分布窄、强度高、化学稳定性好等特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、高效的纳米粒子改性聚芳醚膜制备方法。

本发明采用的技术方案为：

提供一种聚芳醚膜表面复合无机粒子的方法，包括如下步骤：使聚芳醚膜与氨基化无机粒子分散液直接接触，在60~160℃的条件下加热处理，然后用清洗液进行清洗。

所述的聚芳醚是指含有芳醚结构的聚合物，具有以下的结构式：

其中：

式中，a+b=1；0≤a≤1，0≤b≤1；n为大于1的整数。

具体来说，聚芳醚主要包括如下结构的聚合物以及下面任意两种聚合物的共聚物：

以上这几种聚芳醚都是常用的分离膜材料。

所述的氨基化无机粒子为表面含有氨基的无机粒子，无机粒子的表面氨基化方法很多，可以用含氨基的硅烷偶联剂对无机粒子进行处理，也可以在制备无机粒子的同时进行氨基化。

所述的无机粒子为二氧化硅、二氧化钛、纳米银、纳米金、碳纳米管、石墨烯、氧化铝、沸石LTA、明矾石、矾土、贝得石、羟铝矾、冰晶石、多水高岭土、新明石、铜铁矾、蒙脱土、锰铝矾、水铝钙石、高岭土、绿脱石、纤维钾明矾、方解石、皂石、蜜蜡石、铜明矾、氧化铁、氧化锌、高岭石、羟基磷灰石、蠕陶土或氧化锆中的任一种或几种。这里的无机粒子的粒径为1～3000nm。

所述的分散液的分散剂为水、醇类、芳烃、四氢呋喃、二氧六环、环丁砜、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种的混合物。

所述的分散液中氨基化无机粒子的质量分数为0.01%~5%，为了使无机粒子分散均匀，一般需要搅拌，也可以同时加超声进行分散。

在热处理的同时，可以对分散液施加0.01～1MPa的压力，适当的压力可以提高反应效率。

所述的清洗液为水或醇中的一种或任意两种以上的混合物。为了达到更好的清洗效果，可以同时加超声处理。

本发明的聚芳醚膜孔径为0.5～500nm，包括纳滤膜、超滤膜、微滤膜等，同时也可以使用反渗透膜和气体分离膜。所用的聚芳醚膜包括平板膜、中空纤维膜或管式膜。

本发明所制备的改性聚芳醚膜主要可以用于家用净水处理、自来水处理、污水处理、油水分离、血液透析和催化分离等应用领域。

本发明的主要优势是通过简单的界面化学处理，实现无机粒子在聚芳醚膜表面的固定。一般来说，聚芳醚是非常稳定的，很难进行化学处理，通常是直接使用无机粒子进行共混，无机粒子与聚芳醚间作用力弱，在使用过程中容易流失,限制了其在工业上的应用。而本发明所使用的改性方法可以实现无机粒子与膜表面的化学键固定，提高了使用稳定性，保持性能长期有效。

另外，由于无机粒子的选择范围广，而且每种无机粒子有不同的形态和粒径，所以可以制备不同性能和功能的聚芳醚膜，以适用于不同应用领域。