硅橡膠復(fù)合膜、其制備方法及其用途
【專利摘要】本發(fā)明提供一種硅橡膠復(fù)合膜、其制備方法及其用途，硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：將氨基硅油和含乙烯基的聚二有機基硅氧烷溶解于有機溶劑中制成鑄膜液，其中氨基硅油和含乙烯基的聚二有機基硅氧烷的質(zhì)量占總質(zhì)量的2-15%，含乙烯基的聚二有機基硅氧烷與氨基硅油的質(zhì)量比為1/3-3；在底膜表面涂覆一層所述鑄膜液，在空氣中晾干10-60分鐘，然后在50-100℃下加熱1-10小時。本發(fā)明硅橡膠復(fù)合膜制備方法簡單、科學(xué)，與現(xiàn)有復(fù)合膜制備方法相比較，無需使用價格昂貴的貴金屬催化劑，有效降低了制膜成本。
【專利說明】硅橡膠復(fù)合膜、其制備方法及其用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合膜制備技術(shù)，尤其涉及一種硅橡膠復(fù)合膜、其制備方法及其用途?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]開發(fā)高性能的氣體分離膜是降低氣體分離費用的有效方法，膜法分離具有高效節(jié)能、操作簡便、易放大等優(yōu)勢[C.S.Bickel,W.J.Koros, Improvement of CO2/CH4Separationcharacteristics of polyimides by chemical crosslinking, J.Membr.Sc1.,1999,155:145-154]。因此，開發(fā)高性能的氣體分離膜具有非常重要的意義。硅橡膠是工業(yè)化應(yīng)用以來滲透性最高的高分子膜材料，廣泛用在富氧空氣制取、有機蒸氣分離等領(lǐng)域。富氧燃燒與普通空氣相比可節(jié)約燃料，如果在鋼鐵冶煉中采用富氧空氣，除具有節(jié)能效果外，還可節(jié)約鐵礦石。另外它還可以用來制作醫(yī)用富氧機，救治一些患有呼吸系統(tǒng)疾病的病人。
[0003]石化工業(yè)的排放氣中有很多有機化合物，其毒性很大，易燃易爆，給生產(chǎn)企業(yè)帶來安全隱患，同時有機蒸氣中也含有高回收價值的烴類氣體，如烯烴等。在這方面最典型的應(yīng)用是從聚烯烴脫氣操作的排放氣中回收氯乙烯、丙烯或乙烯單體。
[0004]復(fù)合膜是指底膜與分離層材料不同的一種非對稱膜，一般情況下底膜只起機械支撐作用，分離主要由在底膜上復(fù)合的材料來完成。因此復(fù)合膜的制作一般是先制作底膜，然后在底膜上通過溶液涂敷等方法來制作分離層。
[0005]傳統(tǒng)的硅橡膠是以含乙烯基的聚二甲基硅氧烷為基礎(chǔ)聚合物，含多個Si—H鍵的聚有機硅氧烷為交聯(lián)劑，在鉬系催化劑作用下，于室溫或加熱下加成反應(yīng)得到立體交聯(lián)結(jié)構(gòu)的硅橡膠[幸松民，王一璐，有機硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，656]。這種方法由于需要用鉬催化劑，因此制膜成本較高，直接影響了其工業(yè)化應(yīng)用。
[0006]所以，亟待一種能在保證復(fù)合膜分離效果的同時，制備一種成本低廉的復(fù)合膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，針對上述現(xiàn)有復(fù)合膜生產(chǎn)中采用貴金屬類催化劑，造成復(fù)合膜成本較高的問題，提出一種硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，該方法不使用價格昂貴的貴金屬類催化劑，有效降低了制膜成本，便于工業(yè)化實施。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟:
[0009]將氨基硅油和含乙烯基的聚二有機基硅氧烷溶解于有機溶劑中制成鑄膜液(通常氨基硅油和含聚硅氧烷溶解于有機溶劑中需要攪拌0.5-2h制成鑄膜液)，其中氨基硅油和含乙烯基的聚二有機基硅氧烷的質(zhì)量占總質(zhì)量的2-15%，含乙烯基的聚二有機基硅氧烷與氨基硅油的質(zhì)量比為1/3-3 ；
[0010]在底膜表面涂覆一層所述鑄膜液，在空氣中晾干10-60分鐘，然后在50-100°C下加熱1-10小時。優(yōu)選的在空氣中晾干20-30分鐘，然后在70-80°C下加熱2_5小時。
[0011]本發(fā)明所述含乙烯基的聚二有機基硅氧烷如《有機硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用》所記載，是指一大類聚硅氧烷，其側(cè)鏈可選用各種有機基團。本發(fā)明含乙烯基的聚二有機基硅氧烷包括但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚甲基乙基硅氧烷。其中聚二甲基硅氧烷的側(cè)鏈?zhǔn)请p甲基的，另外還可以是其它各種有機基團，如乙基、苯基等。
[0012]進一步地，所述底膜為聚合物膜或無機膜。
[0013]進一步地，所述聚合物膜為聚砜、纖維素、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺或聚丙烯超濾膜；或所述聚合物膜為聚砜、纖維素、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺或聚丙烯微濾膜；所述無機膜包括陶瓷膜或玻璃膜。
[0014]進一步地，所述底膜為平板膜或中空纖維膜。
[0015]進一步地，所述有機溶劑包括汽油、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷或石油醚中的一種或多種。
[0016]進一步地，所述乙烯基的聚二有機基硅氧烷與氨基硅油的質(zhì)量比為1/2-3/2。
[0017]進一步地，所述底膜浸入所述鑄膜液前，需要用去離子水清洗底膜的表面，除掉底膜表面的灰塵和油污。
[0018]本發(fā)明提供了一種成本低廉的硅橡膠復(fù)合膜，該硅橡膠復(fù)合膜采用所述硅橡膠復(fù)合膜的制備方法制備而成。
[0019]進一步地，所述復(fù)合膜包括底膜和附著在底膜上的分離層，所述分離層由聚硅氧烷和氨基硅油的交聯(lián)產(chǎn)物組成。
[0020]本發(fā)明還提供了一種硅橡膠復(fù)合膜在氣體分離中的用途，具體的所述硅橡膠復(fù)合膜能用于氧氣和氮氣的分離、回收有機蒸氣如乙烯、丙烯、汽油及及滲透氣化等領(lǐng)域。
[0021]本發(fā)明硅橡膠復(fù)合膜、其制備方法及其用途與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點:
[0022](I)、本發(fā)明硅橡膠復(fù)合膜制備方法簡單、科學(xué)，本發(fā)明通過調(diào)整聚合物濃度、各種原料組分的配比、干燥條件和底膜的種類制備得到了硅橡膠復(fù)合膜，本發(fā)明與現(xiàn)有復(fù)合膜制備方法相比較，無需使用價格昂貴的貴金屬催化劑，有效降低了制膜成本；
[0023](2)、本發(fā)明硅橡膠復(fù)合膜性能與傳統(tǒng)方法所得到的膜性能相當(dāng)，但該硅橡膠復(fù)合膜具有較高的價格優(yōu)勢；
[0024](3)、本發(fā)明硅橡膠復(fù)合膜適用于空氣分離制備富氧空氣、有機蒸氣分離及滲透氣化等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明:
[0026]以下實施例采用滲透速率和分離系數(shù)兩個參數(shù)來表征膜性能。它們計算方法如下:滲透速率J，分離系數(shù)a
【權(quán)利要求】
1.一種硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 將氨基硅油和含乙烯基的聚二有機基硅氧烷溶解于有機溶劑中制成鑄膜液，其中氨基硅油和含乙烯基的聚二有機基硅氧烷的質(zhì)量占總質(zhì)量的2-15%，含乙烯基的聚二有機基硅氧烷與氨基硅油的質(zhì)量比為1/3-3 ； 在底膜表面涂覆一層所述鑄膜液，在空氣中晾干10-60分鐘，然后在50-100°C下加熱1-10小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述底膜為聚合物膜或無機膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述聚合物膜為聚砜、纖維素、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺或聚丙烯超濾膜；或所述聚合物膜為聚砜、纖維素、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺或聚丙烯微濾膜；所述無機膜包括陶瓷膜或玻璃膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述底膜為平板膜或中空纖維膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑包括汽油、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷或石油醚中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述含乙烯基的聚二有機基硅氧烷與氨基硅油的質(zhì)量比為1/2-3/2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅橡膠復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述底膜浸入所述鑄膜液前，需要用去離子水清洗底膜的表面，除掉底膜表面的灰塵和油污。
8.—種硅橡膠復(fù)合膜，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任意一項所述硅橡膠復(fù)合膜的制備方法制備而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8硅橡膠復(fù)合膜，其特征在于，所述復(fù)合膜包括底膜和附著在底膜上的分離層，所述分離層由含聚硅氧烷和氨基硅油的交聯(lián)產(chǎn)物組成。
10.一種權(quán)利要求1-7任意一項所述硅橡膠復(fù)合膜在氣體分離中的用途，所述硅橡膠復(fù)合膜能用于氧氣和氮氣的分離、回收有機蒸氣或滲透氣化。
【文檔編號】B01D69/12GK103657457SQ201310731967
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】季鵬飛, 李泰朧, 王連軍, 王忠強, 曲韻翔, 李恕廣, 杜國棟, 栗廣勇 申請人:大連歐科膜技術(shù)工程有限公司