[发明专利]一种中空二氧化硅填充改性聚氨酯膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中空二氧化硅填充改性聚氨酯膜及其制备方法，属于渗透汽化膜分离技术领域；该方法包括如下步骤：(1)中空二氧化硅粒子的制备；(2)中空二氧化硅粒子的改性接枝；(3)改性后的二氧化硅粒子填充聚氨酯膜的制备。本发明的中空二氧化硅填充改性聚氨酯膜及其制备方法具有渗透通量高、选择性好，成本低廉、制备过程容易操作等特点。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯膜及其制备方法，特别涉及一种中空二氧化硅填充改性聚氨酯膜及其制备方法，属于渗透汽化膜分离技术领域。

背景技术

渗透汽化是一种新兴的膜分离技术。是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。它在共沸物、热敏性物质以及低浓度有机废水的分离过程中有其它工艺不可比拟的优势。膜材料是渗透汽化过程能否实现节能、高效等特点的关键。

聚氨酯作为一种性能稳定，价格较低的材料，常被用于制作渗透汽化脱酚膜，用于苯酚废水的处理；同时，二氧化硅空心粒子具有比表面积大、密度低、稳定性好，以及高熔点、高稳定性和无毒等特殊性质，因此，可作为无机改性剂用于渗透汽化膜材料的改性，从而起到改善水中有机物回收的渗透汽化膜分离性能的作用。

例如Parimal V.Naik等(Journal of Membrane Science 502(2016)48-56)公开的“在PDMS(聚二甲基硅氧烷)混合基质膜中填充空心硅质球进行乙醇与水的分离”文章中，发现填充空心硅质球可以显著改变膜的性能，使得膜对乙醇的选择性增加，这种显著的高选择性归因于乙醇的选择性吸附沸石孔隙和粘合剂的聚合物和聚合物填充物。

本发明人通过实验发现，简单地将空心硅质球填充至聚氨酯，其性能并没有明显地改善，因此，如何空心硅质球填充至聚氨酯就成为该技术领域急需解决地技术难题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有渗透通量高、选择性好，成本低廉、制备过程容易操作等特点的填充改性聚氨酯膜。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种中空二氧化硅填充改性聚氨酯膜，其特征在于：所述改性聚氨酯膜为填充有改性接枝的中空二氧化硅粒子、HTPB和H₁₂MDI的聚氨酯膜。

优选地，所述改性接枝的中空二氧化硅粒子为SiO₂-KH550。

优选地，所述改性接枝的中空二氧化硅粒子的填充量为0.5-2.0重量％。

优选地，所述HTPB的填充量为68％-79％重量％。

优选地，所述H₁₂MDI的填充量分别为17％-29％重量％。

优选地，所述HTPB和H₁₂MDI的之间的摩尔比为：1:2-1:4。

本发明的另一目的在于制备以渗透汽化技术分离苯酚/水混合溶液的中空二氧化硅填充聚氨酯膜，得到的填充膜具有渗透通量高、选择性好，成本低廉、制备过程容易操作等特点。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种中空二氧化硅填充改性聚氨酯膜的制备方法，其步骤如下：

(1)中空二氧化硅粒子的制备

将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到乙醇、水、氨水的混合液中，搅拌，加入正硅酸四乙酯(TEOS)，混合搅拌，待反应结束后，将混合液离心，倒掉上清液，继续在原条件下用无水乙醇洗涤后，离心，得到白色产品二氧化硅，将二氧化硅加入到水中，反应，然后把混合液离心，倒掉上清液，同样用无水乙醇洗涤后，离心，得到硅球，将制备的硅球加入到乙醇中，搅拌，离心，倒掉上清液，继续在原条件下，用无水乙醇离心，干燥，得到中空二氧化硅粒子；