專利名稱：交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜及制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜及制備方法以及該分離膜在耐溶劑納濾過程中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
膜分離過程以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動(dòng)力(如壓力差、濃度差、電位差等)時(shí)，原料側(cè)組分選擇性地透過膜，以達(dá)到分離、提純的目的。目前大多數(shù)膜分離的過程為壓力驅(qū)動(dòng)過程。根據(jù)操作條件的不同，或者膜孔徑大小的不同，該壓力過程可分為，超濾、微濾、反滲透、納濾等不同的膜分離過程。納濾一般指操作壓力在5 — 30 bar左右，截留分子量大約在200 — 1000之間。納濾膜的操作壓力較低，對(duì)一、二價(jià)離子有不同選擇性，對(duì)小分子有機(jī)物有較高的截留性，使其在水處理、紡織印染、造紙、食品、醫(yī)藥、石化和生化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，納濾過程主要是集中在水體系，而實(shí)際的工業(yè)流程大多數(shù)涉及的是有機(jī)溶劑體系。石油化工、精細(xì)化工和醫(yī)藥等行業(yè)，許多物質(zhì)的分子量處于納濾過程的截留范圍內(nèi)，又因?yàn)榧{濾過程具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，所以迫切需要將其應(yīng)用到這些行業(yè)中。但是由于納濾膜耐溶劑性能較差，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中還存在一定的問題，這也是目前納濾膜開發(fā)的一個(gè)難點(diǎn)。為了拓寬納濾膜的應(yīng)用領(lǐng)域，就必須解決膜的耐溶劑問題，目前解決膜的耐溶劑問題主要有兩種思路一是采用無機(jī)膜，因?yàn)闊o機(jī)膜本身就具有良好的耐溶劑性能，但是由于無機(jī)納濾膜的發(fā)展才剛起步，而且價(jià)格較貴，在工業(yè)中的應(yīng)用還有待開發(fā)；二是采用高分子膜材料，再通過相應(yīng)的改性處理，提高其耐溶劑性，最終制備耐溶劑的有機(jī)納濾膜。相對(duì)于無機(jī)膜，目前研制和開發(fā)具有耐溶劑性能的有機(jī)納濾膜是可行的途徑，也是當(dāng)今備受關(guān)注的課題之一。由于大多數(shù)聚合物都易溶于有機(jī)溶劑，特別是強(qiáng)極性溶劑，像二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亞砜(DMS0)，二甲基乙酰胺(DMAC)等，而且即便是能找到耐溶劑的聚合物，也很難鋪成膜， 所以開發(fā)耐溶劑的納濾膜(SRNF)成為納濾膜領(lǐng)域的一個(gè)新的挑戰(zhàn)。聚苯并咪唑是以苯并咪唑?yàn)橹饕貜?fù)單元的聚合物，由于在分子鏈中存在共軛的芳雜環(huán)，保持了聚合物芳香六面體的排列結(jié)構(gòu)，因而具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能。聚苯并咪唑由于其優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性在分離領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。在石化工業(yè)上，利用PBI纖維的耐熱抗燃、耐化學(xué)試劑等特點(diǎn)，制成的濾布或織物可用于工業(yè)產(chǎn)品過濾、廢水及淤泥類過濾、粉土捕集、煙道氣和空氣過濾、高溫或腐蝕性物料的傳輸?shù)?。PBI制成的反滲透膜和中空纖維還可用于海水脫鹽和氣體分離，但在耐溶劑納濾領(lǐng)域，目前尚未報(bào)道。本發(fā)明利用PBI良好的熱、機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，通過交聯(lián)提高PBI膜的耐溶劑性能，制備性能優(yōu)異的耐溶劑納濾膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和耐溶劑性的、適用于耐溶劑分離過程的、特別是強(qiáng)極性溶劑介質(zhì)中的交聯(lián)型聚苯并咪唑耐溶劑納濾膜材料及制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜為交聯(lián)型聚苯并咪唑高分子材料，所述的聚苯并咪唑?yàn)榫郾讲⑦溥虻木畚锘蚓郾讲⑦溥虻墓簿畚铮?br> 所述的聚苯并咪唑的均聚物結(jié)構(gòu)通式為
權(quán)利要求
1.一種交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜，其特征在于所述多孔分離膜材料為交聯(lián)型聚苯并咪唑高分子材料，所述的聚苯并咪唑?yàn)榫郾讲⑦溥虻木畚锘蚓郾讲⑦溥虻墓簿畚?；所述的聚苯并咪唑的均聚物結(jié)構(gòu)通式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜，其特征在于所述的聚苯并咪唑的共聚物中Rl為以下含吡啶基團(tuán)的結(jié)構(gòu)單元之一時(shí)，
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜的制備方法，其特征在于步驟如下 (1)將聚苯并咪唑溶于DMSO、DMF和DMAC—種或多種與THF或正己烷的混合溶劑中，形成濃度為5-40 wt%的聚合物溶液；所述混合溶劑中各溶劑為任意配比或等量配比； (2)將聚合物溶液涂于玻璃板或無紡布上，將涂好的溶液在空氣中揮發(fā)0-20分鐘，然后浸入水中1-60分鐘，形成聚苯并咪唑多孔分離膜，膜厚度為20-1000um ； (3)將聚苯并咪唑多孔分離膜浸泡于含有交聯(lián)劑的溶液中，在25-100°C條件下，浸泡0. 5-200小時(shí)，得到交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜的制備方法，其特征在于所述含有交聯(lián)劑的溶液中的交聯(lián)劑為二鹵代的烷烴和/或芳香烴，其中芳香烴為鄰二氯芐基苯、間二氯芐基苯和/或?qū)Χ绕S基苯，二鹵代的烷烴為二氯乙烷、二氯丙烷和/或二氯丁烷，選用二種以上組分時(shí)各組分的用量配比為任意配比或等量配比； 所述含有交聯(lián)劑的溶液中的溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇或丁醇中的一種或二種以上的混合，選用二種以上組分時(shí)各組分的用量配比為任意配比或等量配比。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜的制備方法，其特征在于所述含有交聯(lián)劑的溶液的濃度為0-60wt%，在25-60°C條件下，浸泡2-20小時(shí)。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜應(yīng)用于溶劑條件的物質(zhì)納濾分離過程，該分離膜的截留分子量為200-2000。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜應(yīng)用于溶劑條件的物質(zhì)納濾分尚過程，該分尚膜的截留分子量為200-2000。
8.—種根據(jù)權(quán)利要求4所述的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜應(yīng)用于溶劑條件的物質(zhì)納濾分尚過程，該分尚膜的截留分子量為200-2000。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求5所述的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜應(yīng)用于溶劑條件的物質(zhì)納濾分尚過程，該分尚膜的截留分子量為200-2000。
全文摘要
一種交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜，該膜材料為聚苯并咪唑的均聚物或聚苯并咪唑的共聚物；聚苯并咪唑的均聚物結(jié)構(gòu)通式為聚苯并咪唑的共聚物結(jié)構(gòu)通式為交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜的制備方法如下將聚苯并咪唑溶于DMSO、DMF和DMAC一種或多種與THF或正己烷的混合溶劑中，形成濃度為5-40wt%的聚合物溶液；所述混合溶劑中各溶劑為任意配比或等量配比；將聚合物溶液涂于玻璃板或無紡布上，將涂好的溶液在空氣中揮發(fā)0-20分鐘，然后浸入水中1-60分鐘，形成聚苯并咪唑多孔分離膜，膜厚度為20-1000um；將聚苯并咪唑多孔分離膜浸泡于含有交聯(lián)劑的溶液中，在25-100oC條件下，浸泡0.5-200小時(shí)，得到交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜。本發(fā)明的交聯(lián)型聚苯并咪唑多孔分離膜應(yīng)用于溶劑條件的物質(zhì)納濾分離過程，該分離膜的截留分子量為200-2000。
文檔編號(hào)B01D67/00GK103055723SQ20121055090
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者陳冬菊, 于山山 申請(qǐng)人:遼寧師范大學(xué)