一種介孔復合膜的制備方法技術

本發明專利技術提供了一種介孔復合膜的制備方法，包括：將前驅體化合物和結構導向劑于乙醇中進行醇解反應，得到溶膠；將多孔膜進行表面處理，在溶膠中浸泡；將浸泡后的多孔膜于室溫條件下晾干并完成溶膠?凝膠化過程，然后清洗，干燥，得到介孔復合膜。本發明專利技術以聚環氧乙烷?聚環氧丙烷?聚環氧乙烷三嵌段共聚物或十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基硫酸鈉為結構導向劑，使制備的介孔復合膜的介孔尺寸連續可調。本發明專利技術制備的介孔復合膜具有獨特的介孔結構，該復合膜因其耐有機溶劑性能及特殊孔結構，或可進一步對介孔進行修飾，可應用于溶液中的選擇性分子轉移和分離、液/液界面上尺寸選擇性離子轉移及超濾等分離提純領域，制備工藝簡單，環境友好。

【技術實現步驟摘要】
一種介孔復合膜的制備方法
本專利技術涉及材料
，尤其涉及一種介孔復合膜的制備方法。
技術介紹
各種組成和結構的柔性聚合物多孔膜經過數十年的發展，成型加工技術已經相當成熟。如聚丙烯多孔膜是具有類似橡皮彈性的聚丙烯膜被拉伸到一定程度經熱定型后制得，具有諸多應用。由于該膜是多孔的，比表面積大大增加，它可以提供相互反應作用的內部表面積達20m2/g。還可以按照設計目標的需要巧妙地接上各種功能團，將原來聚合物疏水性變為親水性，并和濾質在配位、親和性和螯合方面相匹配，在物理和化學條件變化下達到吸附和解離濾質的可逆過程，能用于蛋白質分離提純和從微生物培養體和植物體中純化和提取細菌及單質抗體，成為生物化學和生物醫藥技術的有力手段。在醫療器械方面，如人工腎透析儀、血漿過濾器、人工肺膜式氧合器和心電圖儀等有其獨特作用。在各種工業廢水處理，如油水分離，稀氨水的回收等也有廣泛應用。因此，韌性好且是化學惰性的聚丙烯多孔膜，有很大的商業價值。但上述類似聚合物多孔膜存在的最大缺點是孔徑分布寬，強度小，親水性差，且不能承受較大機械壓力作用。而單純的無機介孔材料因其單一的孔徑分布、高的比表面積和孔隙率、可控的孔尺寸/結構、可調的骨架和孔表面化學性質，在催化化學、生物分子分離、水處理和傳感器等諸多領域有良好應用前景。但是，其使用過程中存在的問題之一是柔韌性差，且通常介孔膜負載在固體基體表面，抑制了孔道的輸運性能。“Self-assemblyofasilica–surfactantnanocompositeinaporousaluminamembrane”報道了以陽極多孔氧化鋁為模板制備介孔復合膜的方法，文獻展示了一種在多孔氧化鋁膜中組裝一維介孔二氧化硅棒制備無機復合介孔膜的方法。這種膜呈現出獨特的孔道形態，在分子到納米尺度的分離方面有很大應用潛力。然而，這種復合膜也是硬質和易碎的，不便于加工成適當的組件以進行單元操作。且這種無機復合介孔膜所采用的原材料多孔氧化鋁膜的成本高，在酸或者堿性環境下易分解,制備的無機復合介孔膜經過焙燒除去表面活性劑之后，容易出現膜內介孔材料的收縮和碎裂而致介孔結構坍塌的問題，因此在實際應用中有很大的局限性。故而，合成易于實際操作的柔性復合介孔膜具有很大意義。解決這一問題的方法就是選擇一種韌性多孔膜，在膜孔內形成無機介孔材料，制備柔性介孔結構復合膜材料。專利CN102395420B公開了一種用于液體過濾構件的多孔復合薄膜，包括上覆于微多孔薄膜上的聚合物納米纖維層，所述微多孔薄膜具有小于0.1微米的尺寸等級。以該復合膜過濾構件的壓降與所述微多孔薄膜的壓降大體上相同或比其小，且在表面活性劑存在下，所述過濾構件的粒子保留大于在相同測試條件下僅所述微多孔薄膜的粒子保留。該方法所制備復合膜為純聚合物體系，仍沒能解決耐熱及機械強度較低的問題。專利CN102228808B公開了一種聚對苯二甲酸乙二醇酯復合介孔膜及其制備方法和應用在。聚對苯二甲酸乙二醇酯膜內組裝介孔材料二氧化硅，形成復合介孔膜。其制備方法即主要利用抽濾的方法將無機介孔材料組裝在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜內的孔洞中制得復合介孔膜，再利用萃取洗脫的方式除去該復合膜中介孔材料內的表面活性劑，從而得到聚對苯二甲酸乙二醇酯復合介孔膜。該方法對基體膜材料的選擇具有一定要求，如對與水浸潤性較差的的聚合物多孔膜進行復合時，介孔二氧化硅無法與聚合物形成穩定的界面作用，氧化硅與聚合物之間存在明顯縫隙，在外力作用下，氧化硅容易脫落，所以該方法不能適用于普遍的聚合物多孔膜基復合膜的制備。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題在于提供一種介孔復合膜的制備方法，工藝簡單，制備的介孔復合膜的介孔尺寸連續可調。有鑒于此，本專利技術提供了一種介孔復合膜的制備方法，包括以下步驟：在催化劑作用下，將前驅體化合物和結構導向劑于乙醇中進行醇解反應，得到溶膠，所述前驅體化合物選自硅源化合物、鈦源化合物、鋅源化合物、錫源化合物和鈮源化合物中的一種或幾種，所述結構導向劑選自聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉中的一種或幾種；將多孔膜進行表面處理，然后在所述溶膠中浸泡2～24小時；將浸泡后的多孔膜于室溫條件下晾干并完成溶膠-凝膠化過程，然后清洗，干燥，得到介孔復合膜。優選的，所述前驅體化合物選自正硅酸乙酯、四氯化鈦、鈦酸正丁酯、鈦酸異丙酯、鄰苯二甲酸二鋅酯、錫酸酯和鈮酸鹽中的一種或幾種。優選的，所述催化劑為HCl、HNO3、H2SO4或氨水。優選的，所述前驅體化合物、結構導向劑、乙醇和催化劑的比例為(1～10)mL：(0.3～2.0)g：(10～30)mL：(0.5～3.0)g。優選的，醇解反應的溫度為20～80℃，時間為2～12小時。優選的，所述多孔膜為聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚酰亞胺多孔膜或聚碳酸酯多孔膜。優選的，所述表面處理的方式為氧等離子體處理或表面化學改性處理。優選的，浸泡后的多孔膜于室溫條件下晾干的時間為12～48小時。優選的，所述清洗采用乙醇和水的混合清洗溶液，清洗時間為0.5～2小時，混合清洗溶液的溫度為40～50℃。優選的，干燥的溫度為30～40℃，干燥的時間為0.5～2小時。本專利技術提供了一種介孔復合膜的制備方法，包括以下步驟：在催化劑作用下，將前驅體化合物和結構導向劑于乙醇中進行醇解反應，得到溶膠；將多孔膜進行表面處理，然后在所述溶膠中浸泡2～24小時；將浸泡后的多孔膜于室溫條件下晾干并完成溶膠-凝膠化過程，然后清洗，干燥，得到介孔復合膜。與現有技術相比，本專利技術以聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物或十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉中的一種或幾種為結構導向劑，使制備的介孔復合膜的介孔尺寸連續可調。本專利技術制備的介孔復合膜具有獨特的介孔結構，該復合膜因其耐有機溶劑性能及特殊孔結構，或可進一步對介孔進行修飾，可應用于溶液中的選擇性分子轉移和分離、液/液界面上尺寸選擇性離子轉移及超濾等分離提純領域，其制備工藝簡單，環境友好。附圖說明圖1為實施例1制備的柔性復合介孔膜表面SEM圖；圖2為實施例1制備的柔性復合介孔膜的低溫氮吸附等溫線；圖3為實施例1制備的柔性復合介孔膜的孔徑分布曲線；圖4為實施例2制備的柔性復合介孔膜表面SEM圖；圖5為實施例3制備的柔性復合介孔膜表面SEM圖；圖6為實施例3制備的柔性復合介孔膜內部介孔氧化硅的孔結構TEM圖；圖7為實施例4制備的柔性復合介孔膜表面SEM圖；圖8為實施例5制備的柔性復合介孔膜表面SEM圖；圖9為實施例6制備的柔性復合介孔膜表面SEM圖；圖10為實施例7制備的柔性復合介孔膜的低溫氮吸附等溫線；圖11為實施例7制備的柔性復合介孔膜的孔徑分布曲線。具體實施方式為了進一步理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本專利技術的特征和優點，而不是對本專利技術權利要求的限制。本專利技術實施例公開了一種介孔復合膜的制備方法，包括以下步驟：在催化劑作用下，將前驅體化合物和結構導向劑于乙醇中進行醇解反應，得到溶膠，所述前驅體化合物選自硅源化合物、鈦源化合物、鋅源化合物、錫源化合物和鈮源化合物中的一種或幾種，所述結構導向劑選自聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種介孔復合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：在催化劑作用下，將前驅體化合物和結構導向劑于乙醇中進行醇解反應，得到溶膠，所述前驅體化合物選自硅源化合物、鈦源化合物、鋅源化合物、錫源化合物和鈮源化合物中的一種或幾種，所述結構導向劑選自聚環氧乙烷?聚環氧丙烷?聚環氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉中的一種或幾種；將多孔膜進行表面處理，然后在所述溶膠中浸泡2～24小時；將浸泡后的多孔膜于室溫條件下晾干并完成溶膠?凝膠化過程，然后清洗，干燥，得到介孔復合膜。

【技術特征摘要】
1.一種介孔復合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：在催化劑作用下，將前驅體化合物和結構導向劑于乙醇中進行醇解反應，得到溶膠，所述前驅體化合物選自硅源化合物、鈦源化合物、鋅源化合物、錫源化合物和鈮源化合物中的一種或幾種，所述結構導向劑選自聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉中的一種或幾種；將多孔膜進行表面處理，然后在所述溶膠中浸泡2～24小時；將浸泡后的多孔膜于室溫條件下晾干并完成溶膠-凝膠化過程，然后清洗，干燥，得到介孔復合膜。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體化合物選自正硅酸乙酯、四氯化鈦、鈦酸正丁酯、鈦酸異丙酯、鄰苯二甲酸二鋅酯、錫酸酯和鈮酸鹽中的一種或幾種。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為HCl、HNO3、H2SO4或氨水。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程文廣，陳勇，陳良，
申請(專利權)人：深圳市星源材質科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44