本發(fā)明涉及分離膜
技術領域：
，具體的說是一種雜化膜的制備方法。
背景技術：
：膜分離法具有裝置簡單、操作容易、占地少、能耗小、成本低和污染小等優(yōu)勢。常見的商業(yè)化分離膜一般由有機聚合物制成，如聚砜、聚乙炔、纖維素、聚氨酯、聚酰胺和聚酰亞胺等。聚合物材料普遍存在著不耐高溫、易軟化等缺陷，在較高的操作溫度下常常表現(xiàn)為較高的融化粘度、或者不耐氧化、或者對常用溶劑缺乏足夠的穩(wěn)定性；在氣體分離時，還受robinson上限的限制，不能同時獲得高的分離系數(shù)和滲透系數(shù)。與有機膜相比，無機膜化學穩(wěn)定性好，溫度適用范圍廣，耐污染能力強，機械強度高，分離效率高，易于再生，使用壽命為有機膜的3～5倍以上。此外，部分納米粒子還有其獨特的作用，如親水性的納米無機粒子(sio2等)，具有抗菌作用的銀納米粒子，對co2具有促進傳遞作用的sio2、al2o3和金屬有機骨架材料等納米粒子等。但是這些材料的脆性大、彈性小，給膜的成型加工及組件裝備帶來一定困難。為彌補這一弱點，可通過制備雜化膜來克服。雜化膜是向有機基體中引入無機粒子或金屬有機骨架材料制備而成，兼有有機膜易加工和無機膜分離性能好等優(yōu)點，同時又避免了無機膜易脆不易加工等缺陷，給人們展示了非常有希望的前景，是分離膜發(fā)展趨向之一。雜化膜的制備方法大致可分為溶膠——凝膠法、原位聚合法、直接分散法(共混)和插層復合法。溶膠凝膠法是在溫和條件下，將納米粒子的前馭體在水或有機溶劑中進行超聲，形成均勻溶液，經(jīng)過水解和縮合反應生成納米粒徑的溶膠，將溶膠涂敷在支撐體上，然后經(jīng)溶劑揮發(fā)、熱處理，雜化膜。原位聚合法就是將納米粒子與有機單體混合均勻后，在適當條件下引發(fā)單體聚合后得到納米復合材料，在將納米復合材料制備成膜。共混法類似于聚合物的共混改性，是制備雜化膜材料最常用最簡單的方法，適合于各種形態(tài)的無機物。共混法主要有溶液共混法和溶膠-聚合物共混法。溶液共混法是將有機相溶于溶劑中，加入納米粒子，充分攪拌使之均勻分散成膜液，最后將膜液制備成膜。溶膠-聚合物共混法是將無機物先進行水解縮合形成溶膠后，再與有機高分子溶液或乳液共混，發(fā)生凝膠化而形成雜化材料，再將雜化材料制備成雜化膜。插層復合法是將單體或聚合物插入無機相的層間形成雜化材料，再將雜化材料制備成雜化膜。近年來，含醚氧基團的交聯(lián)型橡膠態(tài)聚合物深受研究者的關注，在氣體分離，水處理等領域均有應用。這種交聯(lián)型聚合物一般不溶于常見的溶劑，為此，很難采用常見的共混法制備雜化膜。本發(fā)明提供了一種制備雜化膜的方法，在單體聚合的同時就制備了雜化膜。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種雜化膜的制備方法。主要包括以下步驟：1.一定量的的納米粒子填充物，一定量的含碳碳雙鍵的單體和一定量的含多個碳碳雙鍵的交聯(lián)劑，一定量的引發(fā)劑及溶劑混合均勻；2.將混合液用涂覆，浸漬等方法均勻的置于支撐體上。3.在加熱或紫外燈照射下，進行自由基聚合，反應完成后得到雜化膜。采用的納米粒子填充物可以是無機納米粒子也可以是金屬有機骨架材料，其質(zhì)量分數(shù)為0.01％～80％(納米粒子填充物質(zhì)量分數(shù)＝納米粒子填充物質(zhì)量/(單體質(zhì)量+納米粒子填充物質(zhì)量質(zhì)量))。采用的有機聚合物由自由基聚合而成。采用的聚合單體為含碳碳雙鍵的單體；其單體質(zhì)量含量為1％～99％(單體質(zhì)量含量＝單體質(zhì)量/(單體質(zhì)量+交聯(lián)劑質(zhì)量+引發(fā)劑質(zhì)量+納米粒子填充物質(zhì)量質(zhì)量+溶劑質(zhì)量))。采用的交聯(lián)劑為含多個碳碳雙鍵的交聯(lián)劑；其交聯(lián)劑質(zhì)量含量為0.98％～98.98％(交聯(lián)劑質(zhì)量含量＝交聯(lián)劑質(zhì)量/(單體質(zhì)量+交聯(lián)劑質(zhì)量+引發(fā)劑質(zhì)量+納米粒子填充物質(zhì)量+溶劑質(zhì)量))。所用的引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰，過氧化十二酰，偶氮二異丁腈，1-羥基環(huán)己基苯基甲酮中的一種或幾種的混合物；其質(zhì)量含量為0.01％～10％(引發(fā)劑質(zhì)量含量＝引發(fā)劑質(zhì)量/(單體質(zhì)量+交聯(lián)劑質(zhì)量+引發(fā)劑質(zhì)量+納米粒子填充物質(zhì)量+溶劑質(zhì)量))。所述的雜化膜，由自由基聚合而成。在反應單體，交聯(lián)劑，引發(fā)劑及納米粒子混合過程中，可加入溶劑，溶劑可采用水、四氫呋喃、甲醇、乙醇中的一種或幾種的混合物；其質(zhì)量含量為0％～80％(溶劑質(zhì)量含量＝溶劑質(zhì)量/(單體質(zhì)量+交聯(lián)劑質(zhì)量+引發(fā)劑質(zhì)量+納米粒子填充物質(zhì)量+溶劑質(zhì)量))。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：聚合過程及成膜過程同時進行，方法簡單，易操作。且制備過程中可以不加溶劑，節(jié)約成本。具體實施方式分離膜氣體滲透性能由壓差法氣體滲透儀測定。氣體a在聚合物膜中的滲透系數(shù)pa(cm3(stp)·cm·cm-2·s-1·cmhg-1)按如下公式計算：其中，下標a表示氣體a；v為滲透側(cè)下游氣室總體積(cm3)；a為樣品膜有效面積(cm2)；t為測試溫度(℃)；l為膜的厚度(cm)；p為膜上下兩側(cè)的壓差(pa)；dp/dt為低壓側(cè)氣體壓力隨時間的變化率(mmhg·s-1)。氣體a/b在聚合物膜中的理想分離系數(shù)αa/b按如下公式計算：實施例1取9g聚乙二醇甲醚丙烯酸酯(mn：480，pegmea)，1g的季戊四醇三丙烯酸酯(peta)及1000ppm引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯基甲酮，一定量的金屬有機骨架材料zif-8，混合均勻，通入氮氣除去溶液中的氧氣，脫泡后置于兩塊石英玻璃板之間，將其暴露在紫外光下一定的時間，交聯(lián)得到固體膜。將聚合物膜浸泡在去離子水中，除去膜中的小分子物質(zhì)。真空烘箱中烘干，備用。測試氣體分離性能結(jié)果：zif-8質(zhì)量含量co2滲透系數(shù)(10-10cm3(stp)·cm·cm-2·s-1·cmhg-1)co2/ch4分離系數(shù)0％542.6844410.623560.5％417.4416710.802491.5％729.1388911.153842％500.78811.325723％498.9661111.687494％466.1488912.033985％456.2205612.391827.5％250.77913.26566從實施例1可以看出，雜化膜的分離系數(shù)和滲透系數(shù)都有所提高。當前第1頁12