【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于膜分離，具體涉及一種基于二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜及其制備與應用。
技術介紹
1、滲透汽化膜在使用過程中，由于料液流速相對較快且其中含有不溶性固體，因此會造成膜表面的微小損傷，這些損傷在初期無法憑借人眼發現，并且會隨著時間的推移逐步擴大，這將使得膜的分離性能急劇下降，直至無法使用。因此通常在滲透汽化膜的使用過程中，需要時刻監測膜表面狀態，隨著分離的進行及時對其進行更換。但更換滲透汽化膜會使得企業的操作成本、材料成本上升，并且更換后的膜無法被環境所降解，進一步造成環境的污染。現有技術大多聚焦于如何提高滲透汽化膜的抗損傷性能，也有一定的成品問世，但是在長時間的使用過程中仍然無法避免滲透汽化膜的損傷，仍然需要定期更換，因此企業在分離過程中仍然以更換滲透汽化膜為主要手段。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術存在的問題提供一種基于二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜。該滲透汽化膜在收到外界損傷時，特別是分離過程中的固體物質劃傷時，無需更換滲透汽化膜，僅靠外界加熱即可實現修復功能，且修復過程中無需外加溶劑，可用于分離丁醇。
2、為此，本專利技術第一方面提供了一種含二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷，其分子結構如式(ⅲ)所示：
3、
4、式(ⅲ)中，
5、n為-si-o-基團的數量。
6、本專利技術第二方面提供了一種如本專利技術第一方面所述的自修復型聚二甲基硅
7、制備自修復型聚二甲基硅氧烷的步驟，在氮氣氛圍中向環氧封端的聚二甲基硅氧烷中加入4,4’-二硫代二苯胺的二氯甲烷溶液，回流反應，獲得棕色自修復型聚二甲基硅氧烷粗產品；
8、優選地，所述4,4’-二硫代二苯胺與環氧封端的聚二甲基硅氧烷摩爾比為1：1.5；和/或，所述環氧封端的聚二甲基硅氧烷分子量為13000gmol-1；和/或，回流反應的時間為1h。
9、根據本專利技術，在制備自修復型聚二甲基硅氧烷的步驟之后還包括分離純化自修復型聚二甲基硅氧烷的步驟：將棕色自修復型聚二甲基硅氧烷粗產品旋蒸除去二氯甲烷，得到自修復型聚二甲基硅氧烷純品。
10、本專利技術第三方面提供了一種基于二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜材料，其由如本專利技術第一方面所述的自修復型聚二甲基硅氧烷或如本專利技術第二方面所述的合成方法合成的自修復型聚二甲基硅氧烷與甲基丙烯酸酯基聚二甲基硅氧烷物理共混形成的互穿網絡固化后制成；優選地，所述自修復型聚二甲基硅氧烷與甲基丙烯酸酯基聚二甲基硅氧烷的摩爾比為3：2。
11、本專利技術第四方面提供了一種基于二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜，其由如本專利技術第三方面所述的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜材料涂敷在聚偏氟乙烯支撐層上構成。
12、本專利技術第五方面提供了如本專利技術第四方面所述的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，其包括：
13、步驟b，向甲基丙烯酸酯基聚二甲基硅氧烷中加入如本專利技術第一方面所述的自修復型聚二甲基硅氧烷或如本專利技術第二方面所述的合成方法合成的自修復型聚二甲基硅氧烷，攪拌混合，形成物理共混的全互穿網絡混合液；
14、步驟c，避光條件下，向全互穿網絡混合液中加入光引發劑及溶劑，攪拌混合，脫除氣泡，獲得鑄膜液；
15、步驟d，避光條件下，將鑄膜液倒在聚偏氟乙烯底膜上，刮膜，得到液態膜層；
16、步驟e，將液態膜層轉移至紫外燈下輻照，得到表面為固態的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜。
17、在本專利技術的一些實施例中，所述全互穿網絡混合液中，自修復型聚二甲基硅氧烷與甲基丙烯酸酯基聚二甲基硅氧烷的摩爾比為3：2。
18、在本專利技術的一些實施例中，在步驟c中，所述光引發劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；優選地，光引發劑的添加量為全互穿網絡混合液的5wt％。
19、在本專利技術的一些實施例中，在步驟c中，所述溶劑為的用量為全互穿網絡混合液的30wt％；優選地，所述溶劑為二氯甲烷。
20、本專利技術第六方面提供了如本專利技術第四方面所述的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜或如本專利技術第五方面所述的制備方法制得的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜在分離丁醇/水溶液中的應用。
21、根據本專利技術，所述應用包括將自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜用于分離丁醇/水溶液并在損傷-修復后繼續用于分離丁醇/水溶液。
22、在本專利技術的一些實施例中，所述修復的溫度為60℃，所述修復的時間為24h。
23、根據本專利技術方法制備的基于二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜，可以在膜損傷后使用熱處理方式進行修復，突破膜僅一次性使用的局限性，大大節約分離成本，并且膜材料采用全互穿網絡模型，可以大大加強膜分離層的強度，防止制備過程中的損傷問題。
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1.一種含二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷，其分子結構如式(Ⅲ)所示：
2.如權利要求1所述的自修復型聚二甲基硅氧烷的合成方法，其包括：
3.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，在制備自修復型聚二甲基硅氧烷的步驟之后還包括分離純化自修復型聚二甲基硅氧烷的步驟：將棕色自修復型聚二甲基硅氧烷粗產品旋蒸除去二氯甲烷，得到自修復型聚二甲基硅氧烷純品。
4.一種基于二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜材料，其由如權利要求1所述的自修復型聚二甲基硅氧烷或如權利要求2或3所述的合成方法合成的自修復型聚二甲基硅氧烷與甲基丙烯酸酯基聚二甲基硅氧烷物理共混形成的互穿網絡固化后制成；優選地，所述自修復型聚二甲基硅氧烷與甲基丙烯酸酯基聚二甲基硅氧烷的摩爾比為3：2。
5.一種基于二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜，其由如權利要求4所述的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜材料涂敷在聚偏氟乙烯支撐層上形成。
6.如權利要求5所述的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜的制備方法，其包括：
7.根據權利要求6
8.如權利要求5所述的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜或如權利要求6或7所述的制備方法制得的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜在分離丁醇/水溶液中的應用。
9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述應用包括將自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜用于分離丁醇/水溶液并在損傷-修復后繼續用于分離丁醇/水溶液。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述修復的溫度為60℃，所述修復的時間為24h。
...【技術特征摘要】
1.一種含二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷，其分子結構如式(ⅲ)所示：
2.如權利要求1所述的自修復型聚二甲基硅氧烷的合成方法，其包括：
3.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，在制備自修復型聚二甲基硅氧烷的步驟之后還包括分離純化自修復型聚二甲基硅氧烷的步驟：將棕色自修復型聚二甲基硅氧烷粗產品旋蒸除去二氯甲烷，得到自修復型聚二甲基硅氧烷純品。
4.一種基于二硫動態共價鍵的自修復型聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜材料，其由如權利要求1所述的自修復型聚二甲基硅氧烷或如權利要求2或3所述的合成方法合成的自修復型聚二甲基硅氧烷與甲基丙烯酸酯基聚二甲基硅氧烷物理共混形成的互穿網絡固化后制成；優選地，所述自修復型聚二甲基硅氧烷與甲基丙烯酸酯基聚二甲基硅氧烷的摩爾比為3：2。
5.一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：秦培勇，司志豪，姚淞元，王嵐昆，桑超，曹鵬飛，曹輝，譚天偉，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：
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