[发明专利]一种限域共轭微孔聚合物复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种限域共轭微孔聚合物复合膜及其制备方法和应用，属于膜制备及膜分离技术领域。本发明的复合膜，是通过乙酰基环三聚“两段法”反应得到，具体是将反应单体溶解在有机溶剂中，并在酸催化作用下，先形成预聚液，然后将所述预聚液修饰在高分子聚合物基底膜表面经热固化获得。本发明制得的限域共轭微孔聚合物复合膜直接为片状，产量高可大量制备，有利于工业化生产。并且，本发明通过在含大量微孔的基底膜上发生限域聚合反应，仅在微孔部分聚合成膜，而主体部分则由高分子纤维作支撑，既增强了其渗透通量(152.8L m^‑2h^‑1bar^‑1，比现有CMP膜的渗透通量高一个数量级)，又明显改善了膜的柔韧性，规避了CMP膜刚性结构导致的易脆、易碎的缺点。

技术领域

本发明属于膜制备及膜分离技术领域，具体涉及一种限域共轭微孔聚合物复 合膜及其制备方法和应用。

背景技术

有机溶剂纳滤(OSN)技术在化工与制药等行业的物料分离、药物浓缩与精 制、溶剂与催化剂回收等过程中展现出巨大的应用潜力，可大幅度降低分离过程 的能耗和碳排放，正成为膜技术的研究热点之一。耐溶剂膜材料是OSN技术的 核心，针对OSN膜存在的溶剂通量小、分离精度低、耐溶胀性能不足等挑战称 为工程领域的技术难题。共轭微孔聚合物(CMP)膜具有刚性永久超微孔道、 高孔隙率、孔结构及化学环境可调控、交联骨架稳定性好等优势，在分离领域具 有良好的应用前景。

发明内容

针对现有的技术瓶颈，本发明的目的在于提供一种限域共轭微孔聚合物 (CCMP)复合膜及其制备方法和应用。本发明制备的限域共轭微孔聚合物 (CCMP)复合膜可用于各种分离场所如有机溶剂纳滤、气体分离、离子筛分和 手性分离等领域，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷。

为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种限域共轭微孔聚合物(CCMP)复合膜，是通过乙酰基环三聚“两段法” 反应得到，具体是将反应单体溶解在有机溶剂中，并在酸催化作用下，先形成预 聚液，然后将所述预聚液修饰在高分子聚合物基底膜表面经热固化获得。

本发明的第二个目的在于提供上述所述限域共轭微孔聚合物(CCMP)复合 膜的制备方法，包括如下步骤：

首先将反应单体溶解在有机溶剂中，然后按配比加入酸，混匀，将所得混合 反应液置于加热设备中，升温至50～200℃发生预聚合反应12～48h，形成预聚液(prepolymer)；再将所述预聚液均匀修饰在高分子基底膜表面，待预聚液成型 后进行热固化；最后将所得固化产物洗涤，得到所述的限域共轭微孔聚合物 (CCMP)复合膜。

具体地，本发明的上述反应可以在惰性气体保护下进行或者直接在空气下进 行。

进一步地，上述技术方案，所述惰性气体为氮气、氩气或二氧化碳等中的任 一种。

进一步地，上述技术方案，所述反应单体可以为1,4-二乙酰苯、4,4'-二乙酰 基二苯醚、1,1'-二乙酰基二茂铁、1,1'-(9,9'-螺二[芴]-2,7'-二基)二乙酮、4,4'-二乙 酰联苯、1,3-二乙酰苯、1,3,5-三乙酰苯、1,1'-(2,2'-二甲基-[1,1'-联苯]-4,4'-二基) 二乙酮中的任一种或者任意两种；所述反应单体的结构式如下式1所示。

进一步地，上述技术方案，所述反应单体用量可不做具体限定，依据复合膜 厚度进行选择即可。

进一步地，上述技术方案，所述有机溶剂可以为甲苯、二甲苯、环己烷、环 己酮、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺等中的至少一种。

较优选地，所述有机溶剂为甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的任一种 或两种。