[发明专利]聚乙烯醇/凹土‑聚离子液体催化酯化复合膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种聚乙烯醇/凹土‑聚离子液体催化酯化复合膜的制备方法，将固载有高密度酸性位点的凹凸棒粘土/聚合离子液体复合催化剂（ATP‑PILs）加入到聚乙烯醇（PVA）溶液中共混形成铸膜液，静置脱泡；然后将脱泡后的铸膜液涂敷在光滑洁净的玻璃板上或微孔底膜上；接着通过干燥、加热、交联后处理工序，形成一层具有催化功能的渗透汽化致密的催化酯化复合膜；本发明将固载有聚合离子液体的凹土填充到PVA致密膜中不仅增强膜的力学强度和热、化学稳定性，而且使催化膜表面拥有高密度的酸性催化位点，构建高效的一体式膜反应‑分离器，在油酸和甲醇的催化酯化反应中，油酸甲酯转化率最高达90%左右，重复使用4次后，油酸甲酯转化率降低不超过5%左右。

主权项

聚乙烯醇/凹土‑聚离子液体催化酯化复合膜的制备方法，其特征是：采用固载有聚合离子液体的纳米棒状凹土作为催化剂，将其加入到聚乙烯醇PVA溶液中化学键合共混形成铸膜液，静置脱泡；然后将脱泡后的铸膜液涂敷在光滑洁净的玻璃板上或微孔底膜上；接着通过干燥、加热、交联后处理工艺，从而形成一层具有催化功能的渗透汽化致密杂化膜；该制备方法包括以下具体步骤：（1）将凹凸棒粘土/聚合离子液体复合催化剂ATP‑PILs加入到蒸馏水中，室温搅拌2 h 配制成质量分数为1%‑10%的ATP‑PILs悬浮液；所述的凹凸棒粘土/聚合离子液体复合催化剂的具体制备路线为：采用含有双键的硅烷偶联剂γ‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570与凹凸棒粘土反应，制得表面具有乙烯基官能团的改性凹凸棒粘土；再在惰性气体保护下，改性凹凸棒粘土和可聚合强酸性离子液体单体通过溶液聚合法进行接枝聚合，制得带有高密度强酸性位点的凹凸棒粘土/聚合离子液体复合催化剂；根据聚合固载所选用的强酸性离子液体单体的不同分为ATP‑PILs1~ATP‑PILs6，其中强酸性离子液体单体（ILs1‑ILS6）具体为1‑磺酸丁基‑3‑乙烯基咪唑硫酸氢盐（ILs1）、1‑磺酸丁基‑3‑乙烯基咪唑三氟甲基磺酸盐（ILs2）、1‑磺酸丁基‑3‑乙烯基咪唑苯磺酸盐（ILs3）、1‑磺酸丁基‑3‑丙烯基咪唑硫酸氢盐（ILs4）、1‑磺酸丁基‑3‑丙烯基咪唑三氟甲基磺酸盐（ILs5）、1‑磺酸丁基‑3‑丙烯基咪唑苯磺酸盐（ILs6）；（2）将PVA放入盛有去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌10分钟后用塑料薄膜密封烧杯口，80℃恒温搅拌2.5小时后冷却至室温，真空脱泡4 h，配成质量分数5%‑10%的PVA溶液；（3）将步骤（1）的ATP‑PILs悬浮液与步骤（2）的PVA溶液按1:1的体积混合，密封，1200 r /min 室温搅拌 2 h后超声脱泡30 min，再真空脱泡4 h后静置24小时，得到铸膜液；（4）将步骤（3）的铸膜液在光滑洁净的玻璃板上或微孔底膜上刮制成一定厚度的湿膜，然后在超净台内室温干燥24 h，接着用无纺布将膜包裹好，60℃继续干燥12小时以脱除溶剂得到干膜；无底膜时，高温干燥时需将干膜从玻璃板上揭下夹在二块垫有无纺布的玻璃板之间平放在烘箱中；所述的底膜为无纺布或平均孔径为0.2‑1.0μm的有机聚合物微孔膜，有机聚合物材料为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚砜或聚醚砜；（5）将步骤（4）的干膜浸入质量浓度1‑3%的戊二醛溶液中，80℃恒温1小时后用蒸馏水洗涤至中性，在超净台内室温干燥24 h，接着60℃真空烘干，得到PVA/ATP‑PILs催化酯化复合膜。