[发明专利]一种有机无机三层复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种有机无机三层复合膜，其特征在于，包括支撑层、中间过渡层和表面活性层；

所述支撑层为无机膜，表面平均孔径为10~800 nm；

所述中间过渡层为有机聚合物，质量分数为1%~10%，表面平均孔径为5~80 nm；

所述表面活性层为PDMS，膜层厚度为1~10μm。

2.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述无机膜材质为莫来石、ZnO₂、SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂以及前述材料的改性化合物中至少一种；优选的无机膜由氧化铝表面上烧结氧化锆制备而成。

3.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述的无机膜为单管式、多通道式或中空纤维式中的一种。

4.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述有机聚合物为聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、醋酸纤维素、聚己内酯、聚乙烯醇、聚醚酰胺嵌段共聚物或其衍生物或前述材料的改性聚合物中至少一种。

5.一种权利要求1-4任一所述有机无机三层复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1） 支撑层的预处理：将无机膜用洗膜液浸泡1~24h，取出后用去离子水洗涤若干次，烘干备用；

（2） 中间层涂膜液配制：将有机聚合物于有机溶剂中配制成质量浓度为1%~10%的涂膜液，脱泡、过滤后备用；

（3） 涂覆中间层：将步骤（1）预处理过的无机膜两端密封堵上，将步骤（2）制备的涂膜液采用浸渍涂覆法涂覆于预处理过的无机膜的外表面上，涂膜时间为10~30s，涂完后将涂膜后的无机膜放入20~60℃的水凝胶浴中凝胶成膜，凝胶时间为1~10min，然后放入去离子水中浸泡8~36h，最后30~100℃下真空干燥1~12h，制备得到无机膜支撑层上涂覆有机中间层的膜A；

（4） PDMS涂膜液配制：将粘度为5000~800000 mPa.s的PDMS溶于有机溶剂形成均匀分散的混合液，然后加入交联剂、催化剂，充分搅拌，20~50℃下使其交联反应至粘度为7~25 mPa.s的PDMS涂膜液，过滤、脱泡后备用；优选的PDMS涂膜液的粘度为9~20 mPa.s；

（5） 涂覆表面活性层：将步骤（4）制备的PDMS涂膜液采用浸渍涂覆法涂覆于步骤（3）制备的膜A外表面上，涂膜时间为60~300s，涂完后置于30~60℃下真空干燥6~48h，然后80~160℃下热处理2~8h，制备得到有机无机三层复合膜。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述的洗膜液为盐酸-氢氧化钠溶液的组合或乙醇溶液；所述盐酸溶液或氢氧化钠溶液浓度范围为0.2mol/L~2.0mol/L；所述乙醇溶液中乙醇体积分数为30%~99%。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述的涂膜液里PDMS、交联剂、催化剂、溶剂的质量比为8~15: 0.5~1.5: 0.05~0.15: 80~120。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述的催化剂为二丁基二乙酸锡、二乙基二月桂酸锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二琥珀酸锡、氯化铁、氯化铝、苯胺、二丁基胺或氯钼酸；优选二丁基二月桂酸锡或氯钼酸。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2）或（4）所述的有机溶剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、正庚烷、正辛烷、正己烷，环己烷、甲苯、乙酸乙酯、正戊烷、苯、二甲苯或石油醚中的一种；步骤（2）所述的有机溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺；步骤（4）所述的有机溶剂优选为正庚烷、正己烷。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述的交联剂为戊二醛、氯乙醇、环氧氯丙烷、正硅酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、酒石酸、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、硅酸丙酯、硅酸丁酯、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的一种；步骤（4）所述的交联剂优选为正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的一种。