專利名稱：一種聚硅氧烷-聚苯醚交聯(lián)嵌段共聚物、制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子聚合物技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及用于優(yōu)先透醇膜的聚硅氧烷-聚苯醚交聯(lián)嵌段共聚物、制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
燃料乙醇作為一種新興、無污染、可再生的清潔能源，得到了廣泛的關(guān)注。其中發(fā)酵-滲透蒸發(fā)耦合過程采用透醇膜在發(fā)酵的同時原位分離乙醇，以避免乙醇對菌種無氧發(fā)酵的抑制作用從而實現(xiàn)連續(xù)操作，該技術(shù)生產(chǎn)無水乙醇可得到較高濃度的乙醇溶液，從而大大降低傳統(tǒng)生產(chǎn)中后期蒸餾濃縮的能耗，提高燃料乙醇的經(jīng)濟(jì)性，是最有應(yīng)用前景的分離技術(shù)之一。根據(jù)極性相似、溶劑化、溶解度參數(shù)等原則，滲透汽化優(yōu)先透醇膜材料通常具有極性低、表面能小和溶解度小等性質(zhì)。此種膜需要有較高的優(yōu)先透過選擇性和通量，并在各種化學(xué)物質(zhì)和機械應(yīng)力作用下長期穩(wěn)定。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是目前最主要的透醇材料。PDMS是直鏈粘滯性聚硅氧烷， 為非極性材料，在一定條件下固化形成彈性體，由于鍵角可在很大范圍內(nèi)變動，使其分子鏈高度卷曲形成螺旋形結(jié)構(gòu)，分子間的作用力又十分微弱，所以分子鏈柔軟易活動，自由體積較大，各種分子均易透過。聚苯醚是一種物理、化學(xué)性能穩(wěn)定的熱塑性聚合物，具有優(yōu)良的機械性能和熱穩(wěn)定性能，其成膜性能好，強度高。如能將PDMS、PPO從分子尺度方面設(shè)計合成嵌段共聚物，可得到結(jié)合兩者有點的透醇膜材料。但是由于兩種物質(zhì)均是分子量超過 10000的大分子聚合物，端基官能團(tuán)所占整個分子的比例較小，同時將兩者進(jìn)行共混會發(fā)生非常明顯的相分離，因此直接嵌段共聚制備兩種物質(zhì)聚合物存在較大的難度。若選擇一種物質(zhì)的官能團(tuán)能與聚硅氧烷的氨基和聚苯醚的羥基質(zhì)的端基有很好的反應(yīng)活性，那么便很容易制得兩種物質(zhì)的嵌段共聚物。交聯(lián)劑是一種受熱能放出游離基來活化高分子鏈，使它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而相互交聯(lián)起來的一種助劑。例如交聯(lián)劑甲苯二異氰酸酯(TDI)的異氰酸酯基，分別與線性聚硅氧烷的氨基和剛性聚苯醚的羥基通過高分子鏈之間的交聯(lián)反應(yīng)得到三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可提高聚合物的熱穩(wěn)定性和化學(xué)耐蝕性，其所制備的膜在成膜性和機械性能方面可得到大大改善。下圖為其分子反應(yīng)式。
權(quán)利要求
1.一種聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物，其特征在于，聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物結(jié)構(gòu)式為
2.權(quán)利要求1的嵌段共聚物的制備方法，其特征在于，交聯(lián)劑均為多個不飽和雙鍵或三鍵的化合物，聚硅氧烷為雙氨基封端的聚合物，聚苯醚為雙羥基封端的聚合物，具體包括以下步驟將交聯(lián)劑溶于溶劑中，取具有活性端基的聚苯醚和聚硅氧烷分別溶于同種溶劑中備用，交聯(lián)劑、聚硅氧烷、聚苯醚按摩爾比為0 4) 1 1 ；在80 120°C條件下向交聯(lián)劑溶液中，然后再向反應(yīng)液中滴加聚硅氧烷溶液，滴加時間為1. 5h ；恒定反應(yīng)3. 5h，反應(yīng)停止；反應(yīng)后的混合物經(jīng)過濾、沉淀劑沉淀、抽濾、甲醇洗、減壓蒸餾除去溶劑、催化劑及沉淀劑，既得聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物； 所述聚硅氧烷的結(jié)構(gòu)式(I)為
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述溶劑為甲苯、氯苯、二甲基亞砜、氯仿或四氯化碳。(I )
4.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，交聯(lián)劑為甲苯二異氰酸酯，N，N'-羰基二咪唑時，滴加聚苯醚溶液后向反應(yīng)液中加入催化劑二月桂酸二丁基錫。
5.利用權(quán)利要求1的聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物制備非對稱膜的方法，其特征在于， 包括以下步驟①鑄膜液配制將嵌段共聚物按質(zhì)量百分比濃度10% 15%溶于溶劑中，然后加入正丁醇，使其質(zhì)量百分比為6 12%，配制成鑄膜液；②非對稱膜制備將①制得的鑄膜液在常溫下攪拌溶解，靜置脫泡，在干燥低溫的環(huán)境下，于玻璃板上刮制成膜，在空氣中暴露15 60s，將玻璃板放入甲醇浴中凝膠成膜，浸泡后，將其取出，于干燥低溫的環(huán)境中保存。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于，溶劑為氯仿，氯苯。
7.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于，在甲醇浴中浸泡的時間大于20min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚硅氧烷-聚苯醚交聯(lián)嵌段共聚物、制備方法及應(yīng)用，屬于高分子聚合物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將交聯(lián)劑溶于溶劑中，取聚苯醚和聚硅氧烷分別溶于同種溶劑中，交聯(lián)劑、聚硅氧烷、聚苯醚按摩爾比為(2～4)∶1∶1；進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)停止后，混合物經(jīng)過濾、沉淀劑沉等除去溶劑、催化劑及沉淀劑，即得聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物，式中R′為對應(yīng)的R為利用本發(fā)明的聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物制備非對稱膜，制成的膜表層致密，支撐層呈海綿狀，具有良好的機械性能和優(yōu)先透有機物的性質(zhì)，適合于分離有機物/水體系。
文檔編號C08G65/48GK102161768SQ20111006482
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者劉威, 牛洪金, 秦振平, 紀(jì)樹蘭 申請人:北京工業(yè)大學(xué)