一种耐腐蚀滤膜及其制备方法与流程

1.本发明属于膜材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀滤膜及其制备方法。


背景技术：

2.膜分离由于成本低、能耗少、效率高、无污染并可回收有用物质等优点，在物质分离中具有了十分重要的研究意义。目前已被广泛应用于食品、医药、生物、能源、水处理、仿生等领域，分离膜可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜和渗透蒸发膜等。目前广泛应用于制备分离膜的主要高分子材料有聚酰胺(pa)、聚酰亚胺(p i)等，但存在成孔性较差，用于纳滤、反渗透膜，耐酸碱腐蚀性较差。影响膜分离效率、膜污染及膜使用寿命，影响分离膜使用。
3.在通过加氢还原法制备邻苯二胺时，邻硝基苯胺、氢气、催化剂在加氢釜反应后，加氢液进入连续沉降器进行催化剂与邻苯二胺的分离，会存在有小部分废弃催化剂颗粒残留的情况，影响产品质量和系统稳定运行，本发明中通过膜分离技术对反应液进行过滤，避免催化剂颗粒进入反应装置，破坏反应系统稳定。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种耐腐蚀滤膜及其制备方法。
5.以解决小部分废弃催化剂颗粒残留，影响产品质量和系统稳定运行的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种耐腐蚀滤膜的制备方法，包括如下步骤：
8.第一步、制备杂化填料：
9.将多巴胺和氨基-poss混合加入甲苯中，加入缓冲液，设置温度为80℃，回流反应6h，反应结束后，经过冷却、过滤，50℃真空干燥，得到杂化填料；
10.第二步，将二酐单体和二胺单体加入溶剂中，在温度为20℃条件下，搅拌反应4-5h，然后加入杂化填料和亚胺化试剂，继续搅拌反应8-10h，得到铸膜液，将铸膜液静置脱泡，刮膜得到一种耐腐蚀滤膜。
11.进一步地，缓冲液为tris缓冲液：ph＝7.5-9；多巴胺、氨基-poss、甲苯和缓冲液的用量比为0.3g：0.1g：100ml：60ml。
12.进一步地，亚胺化试剂为三乙胺和2-甲基吡啶中的一种。
13.进一步地，二胺单体为对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯甲烷中的一种。
14.进一步地，二酐单体为3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐中的一种。
15.进一步地，溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺中的一种。
16.进一步地，按照重量份计，二酐单体14-16份、二胺单体12-14份、溶剂140-150份、杂化填料1.5-2份、亚胺化试剂8-8.5份。
17.进一步地，氨基-poss通过如下步骤制备：
18.将水、丙醇、乙腈和四乙基氢氧化铵混合，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，设置温度为60℃搅拌24h，反应结束后冷却至室温，将得到的反应液用四氢呋喃沉淀，经过过滤、真空干燥得到氨基-poss。水、丙醇、乙腈、四乙基氢氧化铵和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为4ml：2ml：0.5ml：0.1ml：10g。
19.进一步地，一种耐腐蚀滤膜，由上述制备方法制备而成。
20.本发明的有益效果：
21.本发明中制备了一种耐腐蚀滤膜通过在制备过程中引入杂化填料，参与滤膜的合成，解决单一的线性聚酰亚胺材料因其链刚性加工性能较差的问题；本发明中通过引入氨基化笼型倍半硅氧烷(氨基-poss)，以poss为核，引入多支化的三维结构，提高薄膜的加工性能。另外，作为一种有机-无机杂化材料，氨基化笼型倍半硅氧烷的引入掺入聚合物滤膜的制备中，其优异的化学稳定性，更有利于增强聚合物滤膜的耐腐蚀性能，可以更好地应用于催化剂与溶剂的分离，避免催化剂颗粒进入反应装置。
22.本发明在制备杂化填料的过程中，为改善氨基化笼型倍半硅氧烷与原料间的混合效果，通过聚多巴胺对其进行改性，改善杂化填料之间的相互作用力，相对于没有能够参与反应、只能通过物理方法结合的填料，本发明制备的杂化填料分散性更好，可以防止滤膜材料厚度的增加，提高使用效果；同时处理后得到的杂化填料可以增强与滤膜材料之间的界面作用，增强滤膜强度。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1
25.本实施例提供一种耐腐蚀滤膜，通过如下步骤制备：
26.第一步、将水、丙醇、乙腈和四乙基氢氧化铵混合，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，设置温度为60℃搅拌24h，反应结束后冷却至室温，将得到的反应液用四氢呋喃沉淀，经过过滤、真空干燥得到氨基-poss。水、丙醇、乙腈、四乙基氢氧化铵和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为4ml：2ml：0.5ml：0.1ml：10g；
27.将多巴胺和氨基-poss混合加入甲苯中，加入缓冲液，设置温度为80℃，回流反应6h，反应结束后，经过冷却、过滤，50℃真空干燥，得到杂化填料；缓冲液为tris缓冲液；多巴胺、氨基-poss、甲苯和缓冲液的用量比为0.3g：0.1g：100ml：60ml；
28.第二步，将14份二苯醚四甲酸二酐和12份对苯二胺加入140份n-甲基吡咯烷酮中，在温度为20℃条件下，搅拌反应4h，然后加入1.5份杂化填料和8份三乙胺，继续搅拌反应8h，得到铸膜液，将铸膜液静置脱泡，刮膜得到一种耐腐蚀滤膜。
29.实施例2
30.第一步、将水、丙醇、乙腈和四乙基氢氧化铵混合，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，设置温度为60℃搅拌24h，反应结束后冷却至室温，将得到的反应液用四氢呋喃沉淀，经过过滤、真空干燥得到氨基-poss。水、丙醇、乙腈、四乙基氢氧化铵和γ-氨丙基三乙氧基硅烷
的用量比为4ml：2ml：0.5ml：0.1ml：10g；
31.将多巴胺和氨基-poss混合加入甲苯中，加入缓冲液，设置温度为80℃，回流反应6h，反应结束后，经过冷却、过滤，50℃真空干燥，得到杂化填料；缓冲液为tris缓冲液；多巴胺、氨基-poss、甲苯和缓冲液的用量比为0.3g：0.1g：100ml：60ml；
32.第二步，将15份3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐和13份间苯二胺加入145份n,n-二甲基甲酰胺中，在温度为20℃条件下，搅拌反应5h，然后加入1.8份杂化填料和8份三乙胺，继续搅拌反应9h，得到铸膜液，将铸膜液静置脱泡，刮膜得到一种耐腐蚀滤膜。
33.实施例3
34.第一步、将水、丙醇、乙腈和四乙基氢氧化铵混合，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，设置温度为60℃搅拌24h，反应结束后冷却至室温，将得到的反应液用四氢呋喃沉淀，经过过滤、真空干燥得到氨基-poss。水、丙醇、乙腈、四乙基氢氧化铵和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量比为4ml：2ml：0.5ml：0.1ml：10g；
35.将多巴胺和氨基-poss混合加入甲苯中，加入缓冲液，设置温度为80℃，回流反应6h，反应结束后，经过冷却、过滤，50℃真空干燥，得到杂化填料；缓冲液为tris缓冲液；多巴胺、氨基-poss、甲苯和缓冲液的用量比为0.3g：0.1g：100ml：60ml；
36.第二步，将16份3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐和14份4,4'-二氨基二苯甲烷加入150份n-甲基吡咯烷酮中，在温度为20℃条件下，搅拌反应5h，然后加入2份杂化填料和8.5份2-甲基吡啶，继续搅拌反应10h，得到铸膜液，将铸膜液静置脱泡，刮膜得到一种耐腐蚀滤膜。
37.对比例1
38.本对比例与实施例3相比不添加杂化填料，其余原料及制备过程与实施例3保持相同。
39.对实施例1-实施例3制备的样品进行测试，测试厚度为100
±
10nm；测试其耐溶剂性和耐腐蚀性，常温浸泡处理48h，其中氢氧化钠的浓度为2mol/l，硫酸的浓度为2mol/l；测试结果如下表1所示：
40.表1
41.项目乙醇正庚烷丙酮三氯甲烷甲苯乙酸乙酯氢氧化钠硫酸实施例1
‑‑‑‑‑‑‑
实施例2
‑‑‑‑‑‑‑‑
实施例3
‑‑‑‑‑‑‑‑
对比例1
‑‑‑‑‑‑‑
+-42.注：
“‑
：不溶胀，+-：少量溶胀”。
43.对实施例1-实施例3进行性能测试，测试膜分离性能，操作压力为0.5mpa，记录滤膜水通量，结果如表2所示：
44.表2
45.项目实施例1实施例2实施例3对比例1水通量(l/m2h)85868853
46.由表1可以看出，本发明制备的耐腐蚀滤膜具有良好的耐溶剂和耐酸碱腐蚀性，通过对原料的优化，可以达到优化通量性能目的。
47.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种耐腐蚀滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、将多巴胺和氨基-poss混合加入甲苯中，加入缓冲液，设置温度为80℃，反应6h，反应结束后，经过冷却、过滤，50℃真空干燥，得到杂化填料；第二步，将二酐单体和二胺单体加入溶剂中，在温度为20℃条件下，搅拌反应4-5h，然后加入杂化填料和亚胺化试剂，继续搅拌反应8-10h，得到铸膜液，将铸膜液静置脱泡，刮膜得到一种耐腐蚀滤膜。2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀滤膜的制备方法，其特征在于，多巴胺、氨基-poss、甲苯和缓冲液的用量比为0.3g：0.1g：100ml：60ml。3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀滤膜的制备方法，其特征在于，亚胺化试剂为三乙胺和2-甲基吡啶中的一种。4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀滤膜的制备方法，其特征在于，二胺单体为对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯甲烷中的一种。5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀滤膜的制备方法，其特征在于，二酐单体为3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐中的一种。6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀滤膜的制备方法，其特征在于，溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺中的一种。7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀滤膜的制备方法，其特征在于，按照重量份计，二酐单体14-16份、二胺单体12-14份、溶剂140-150份、杂化填料1.5-2份、亚胺化试剂8-8.5份。8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀滤膜的制备方法，其特征在于，氨基-poss通过如下步骤制备：将水、丙醇、乙腈和四乙基氢氧化铵混合，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，设置温度为60℃搅拌24h，反应结束后冷却至室温，将得到的反应液用四氢呋喃沉淀，经过过滤、真空干燥得到氨基-poss。9.一种耐腐蚀滤膜，其特征在于，根据权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种耐腐蚀滤膜及其制备方法，属于膜材料技术领域，包括如下步骤：第一步、将多巴胺和氨基-POSS混合加入甲苯中，加入缓冲液，设置温度为80℃，回流反应6h，反应结束后，经过冷却、过滤，50℃真空干燥，得到杂化填料；第二步，将二酐单体和二胺单体加入溶剂中，在温度为20℃条件下，搅拌反应，然后加入杂化填料和亚胺化试剂，继续搅拌反应，得到铸膜液，将铸膜液静置脱泡，刮膜得到一种耐腐蚀滤膜。通过在制备过程中引入杂化填料，参与滤膜的合成，引入多支化的三维结构，提高薄膜的加工性能。增强聚合物滤膜的耐腐蚀性能，可以更好地应用于催化剂与溶剂的分离，避免催化剂颗粒进入反应装置。入反应装置。


技术研发人员：高彬 姚翔 姚尚信 杨荷勤 王秀佩 左其林 计德生 方正贵 彭彩霞 洪华安 林斌 牛彦军
受保护的技术使用者：安徽东至广信农化有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/9/16