[发明专利]一种高疏油性的二氧化硅改性聚丙烯腈复合膜及其制法

说明书

本发明涉及聚丙烯腈技术领域，且公开了一种高疏油性的二氧化硅改性聚丙烯腈复合膜，经过丁二酸和氯化亚砜处理，得到酰氯化二氧化硅，再与4‑羟基‑2,2,6,6‑四甲基哌啶1‑氧基自由基反应，得到功能化二氧化硅，通过原子转移自由基聚合过程，得到端基为溴原子的端溴基聚丙烯腈，通过原子转移氮氧自由基偶合反应，二氧化硅成功接枝到聚丙烯腈基体中，减少了团聚现象，二氧化硅降低了聚丙烯腈多孔膜的表面接触角，提高了多孔膜的亲水性，同时提高了多孔膜的孔隙率，降低多孔膜的渗透阻力，使得多孔膜具有优异的水通量，从而提高其抗污染性能，赋予了高疏油性的二氧化硅改性聚丙烯腈复合膜优异的亲水疏油性能。

技术领域

本发明涉及聚丙烯腈技术领域，具体为一种高疏油性的二氧化硅改性聚丙烯腈复合膜及其制法。

背景技术

聚丙烯腈具有较好的化学稳定性，广泛应用于制备多孔膜，但是聚丙烯腈多孔膜水通量较低、抗污染性能较差，限制了在分离膜领域的应用，需要对其进行改性，一般的改性方式有吸附、表面接枝、无机纳米粒子等，提高聚丙烯腈多孔膜的亲水性和疏油性，从而改善膜的渗透性能和抗污染能力，其中无机纳米粒子改性是最有效的方式之一。

纳米二氧化硅具有超高的比表面积、优异的亲水性和抗油性，可以用来改善聚丙烯腈多孔膜的亲水和疏油性能，但是纳米二氧化硅在聚丙烯腈基体中溶液团聚，从而影响聚丙烯腈多孔膜的亲水疏油性能，本文采用改性纳米二氧化硅的方式，使其与聚丙烯腈共价接枝，改善了纳米二氧化硅在聚丙烯腈基团中的分散性，提高了聚丙烯腈多孔膜的亲水疏油性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高疏油性的二氧化硅改性聚丙烯腈复合膜及其制法，解决了聚丙烯腈多孔膜的亲水疏油性能很差、同时解决了二氧化硅易团聚的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高疏油性的二氧化硅改性聚丙烯腈复合膜，所述高疏油性的二氧化硅改性聚丙烯腈复合膜制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入乙醇、DL-酒石酸，分散均匀，加入氨水，置于磁力搅拌装置中，在搅拌状态下缓慢滴加正硅酸乙酯，其中DL-酒石酸、正硅酸乙酯的质量比为2-3:100，静置8-12h，过滤、用去离子水洗涤干净并干燥，得到管状纳米二氧化硅；

(2)向反应瓶中加入溶剂乙腈、丁二酸，分散均匀，加热回流溶解，加入管状纳米二氧化硅的乙腈溶液，在60-90℃下搅拌反应18-36h，抽滤，用去离子水、无水乙醇洗涤干净并干燥，再通过氯化亚砜处理，得到酰氯化管状纳米二氧化硅；

(3)在氩气气氛中，向反应瓶中加入溶剂无水四氢呋喃、三乙胺、4-二甲氨基吡啶、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基，置于冰盐浴中，加入酰氯化管状纳米二氧化硅，分散均匀，在60-90℃下回流反应30-60h，过滤、洗涤并干燥，得到功能化管状纳米二氧化硅；

(4)在氩气气氛中，向反应瓶中加入溴化亚铜、五甲基二亚乙基三胺、2-溴丙酸甲酯、丙烯腈，搅拌反应1-3h，加入四氢呋喃、中性氧化铝除去溴化亚铜，再置于甲醇中沉淀，过滤并干燥，得到端溴基聚丙烯腈；

(5)在氩气气氛中，向反应瓶中加入溶剂无水甲苯、溴化亚铜、五甲基二亚乙基三胺、功能化管状纳米二氧化硅、端溴基聚丙烯腈，在80-110℃下搅拌反应72-120h，加入四氢呋喃稀释，过滤、洗涤并干燥，加入N,N-二甲基乙酰胺，分散均匀，在玻璃板上刮制初生膜，置于稀盐酸中凝胶固化，得到高疏油性的二氧化硅改性聚丙烯腈复合膜。

优选的，所述步骤(1)中磁力搅拌装置包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有主动轮，主体的中间活动连接有隔板，隔板的底部活动连接有固定轴，固定轴的底部活动连接有被动轮，被动轮的左侧活动连接有从动轮，从动轮的右侧活动连接有磁铁，隔板的顶部活动连接有烧杯。