[发明专利]一种无机-有机杂化材料改性膜及其制备与应用方法

权利要求书

1.一种无机-有机杂化材料改性膜，其特征在于，其为通过将纳米级POSS材料涂覆在滤膜表面，形成的无机-有机杂化材料改性膜；所述纳米级POSS材料由利用具有环氧基的硅烷偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和含有两个伯胺的有机二胺，合成的无机-有机杂化单体材料四倍体胺基硅氧烷(4GTPS-2N)，通过溶胶凝胶法(Sol-Gel法)水解缩合反应制成。

2.根据权利要求1所述的一种无机-有机杂化材料改性膜，其特征在于，所述有机二胺为1,2-乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、苯二胺其中任何一种。

3.根据权利要求1所述的一种无机-有机杂化材料改性膜，其特征在于，所述滤膜的材料为纤维素类膜材料、聚砜类膜材料、聚酰胺类膜材料、含氟类聚合物膜材料其中任何一种。

4.根据权利要求1-3任何一项所述的一种无机-有机杂化材料改性膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)步骤1、制备单体材料四倍体胺基硅氧烷：利用具有环氧基的硅烷偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和含有两个伯胺的有机二胺，在25-75℃的温度下，合成一种无机-有机杂化单体材料四倍体胺基硅氧烷(4GTPS-2N)；

(2)步骤2、制备纳米级无机-有机杂化材料(纳米级POSS材料)：利用步骤1中合成的单体材料四倍体胺基硅氧烷(4GTPS-2N)通过溶胶凝胶法水解缩合(Sol-Gel法)反应，合成溶胶液，即为纳米级POSS材料；

(3)步骤3、制备无机-有机杂化材料改性膜：将步骤2中合成的纳米级POSS材料涂覆在滤膜表面，形成无机-有机杂化材料改性膜。

5.根据权利要求4所述的一种无机-有机杂化材料改性膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，具体操作步骤为：将3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷与有机二胺，混合加入反应瓶中，用干燥后的四氢呋喃(THF)将二者定容，在25-75℃的温度下，加热搅拌反应、至反应完全，旋转蒸发蒸出THF，合成无机-有机杂化单体材料四倍体胺基硅氧烷(4GTPS-2N)。

6.根据权利要求5所述的一种无机-有机杂化材料改性膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，用干燥后的四氢呋喃(THF)将二者定容后，所述3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的浓度为0.5-2.5mol/L，所述有机二胺的浓度为0.125-0.625mol/L，且二者的摩尔比为1-4:1；所述加热搅拌反应时间为24-28h。

7.根据权利要求4所述的一种无机-有机杂化材料改性膜的制备方法，其特征在于，步骤2中，具体操作步骤为：将4GTPS-2N溶于质量分数为10-20％的无水乙醇溶液中后，加入10-24当量水，在25-37℃下水解缩合(Sol-Gel法)反应1-3h后，形成溶胶液，即为纳米级POSS材料。

8.根据权利要求4所述的一种无机-有机杂化材料改性膜的制备方法，其特征在于，其还包括(4)步骤4、纳米级POSS材料涂层的功能化改性：利用卤代烷烃和卤代酸两种季铵化试剂依次对步骤3制成的无机-有机杂化材料改性膜上的纳米级POSS材料涂层进行功能化改性，依次制备具备两种不同表面电荷结构的功能化改性膜：带正电荷的功能化改性膜和带双电荷的功能化改性膜。

9.根据权利要求8所述的一种无机-有机杂化材料改性膜的制备方法，其特征在于，所述卤代烷烃为溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、碘甲烷、碘乙烷、碘丙烷其中任何一种；所述卤代酸包括溴乙酸、溴丙酸、碘乙酸其中任何一种。

10.根据权利要求1-3任何一项所述的一种无机-有机杂化材料改性膜的应用方法，其特征在于，用于防污方面，所述无机-有机杂化材料改性膜表面由于具有强亲水性和抗蛋白质附着能力，用来处理膜生物反应器(MBR)中的膜污染问题。