一種基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法，其步驟為：將端氨丙基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯二醇與甲苯-2,4-二異氰酸酯混合溶于二甲苯溶劑中，并加入催化劑二月桂酸二丁基錫合成預(yù)聚體；然后將二苯基甲烷二胺加入到預(yù)聚體中，得到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯鑄膜液；再將基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯鑄膜液進(jìn)行真空脫泡后在聚四氟乙烯板上流延成膜，常溫下自然晾干后，置于真空干燥，即得到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，對(duì)低濃度的丙酮/丁醇/水混合溶液具有較好的分離效果。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于滲透汽化優(yōu)先透過有機(jī)物的基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷 聚氨酯膜的制備方法，屬于滲透汽化膜分離領(lǐng)域。 一種基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 受能源危機(jī)影響，石油價(jià)格上漲，作為新型生物能源的丁醇越來越受到重視。生物 發(fā)酵法制備丁醇（ABE發(fā)酵）的產(chǎn)物中主要含丙酮、丁醇和乙醇，受產(chǎn)物丁醇的抑制作用，發(fā) 酵液中總?cè)軇舛戎荒苓_(dá)到約ZOgr1，生產(chǎn)能力較低。為了解決上述問題，科學(xué)家嘗試將一 些分離方法，滲透汽化（PV)、吸附、液液萃取、氣提和反滲透等，（Ezeji，T.C.，N. Qureshi， and Η. Ρ. Blaschek， Butanol fermentation research: Upstream and downstream manipulations. Tfeco/Y/· 2004. 4(5): 305-314)直接與發(fā)酵過程戰(zhàn)合以實(shí)現(xiàn) 丁醇的原位分離，減輕丁醇對(duì)微生物的抑制作用，提高發(fā)酵強(qiáng)度和原料利用率。
[0003] 眾多分離方法中，滲透汽化（pervaporation，PV)能夠以低的能耗實(shí)現(xiàn)蒸饋、萃取、 吸附等傳統(tǒng)方法難于完成的分離任務(wù)，特別適于分離近沸點(diǎn)、恒沸點(diǎn)混合物及同分異構(gòu)體 的分離，對(duì)有機(jī)溶劑及混合溶劑中微量水的脫除及廢水中少量有機(jī)污染物的分離具有明顯 的技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。
[0004] 目前應(yīng)用于ABE發(fā)酵過程分離研究的滲透汽化膜主要有高分子聚合膜，無機(jī)膜 以及液體膜。無機(jī)膜材料價(jià)格昂貴，且易收到微生物污染，液體膜穩(wěn)定性較差等，相對(duì)而 言，高分子聚合膜研究較多。主要應(yīng)用于優(yōu)先透醇的滲透汽化分離膜材料有有機(jī)硅聚合 物（PDMS、PTMSP)，如含氟類聚合物（PTFE、PVDF)和其他聚合物（PDMS/PVDF、PEBA)等， 如Srinivasan用硅脂改性的PVDF膜對(duì)7. 5wt%的丁醇溶液進(jìn)行滲透汽化分離，50°C條 件下，總通量為 3.42 kgnTl·1，分離因子為 4.88 (Srinivasan, K·，K. Palanivelu, and A. N. Gopalakrishnan, Recovery of 1-butanol from a model pharmaceutical aqueous waste by pervaporation. Chemical Engineering Science. 2007. 62(11): 2905-2914)。Liu用PEBA制得厚度ΙΟΟμπι的聚合膜對(duì)二元體系（丙酮一水、丁醇一水、 乙醇一水）的分尚效果為：分尚因子17丙酮=4. 2、〇 丁醇=8. 2和〇 己醇=2. 4,對(duì)應(yīng)的總 滲透通量分別為 27. 4 gm l1 和 37.28111?1 (Liu, FF; Liu, L; Feng, XS. Separation of acetone - butanol - ethanol (ABE) from dilute aqueous solution by pervaporation[J]· 2005，42(3): 273-282)。有機(jī)娃聚合物雖分 離效果較好，但自身成膜性、機(jī)械性能差，含氟類聚合物雖然因含氟原子而具有良好的憎水 性，但選擇性不好，且成本過高，復(fù)合膜制備工藝相對(duì)復(fù)雜。本發(fā)明采用的聚氨酯（PU)是一 種重要的高分子材料，具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，經(jīng)過簡(jiǎn)單的改性即可提高其對(duì)有機(jī)物的選擇 性，成本低，工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值高，前景廣闊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述關(guān)鍵技術(shù)問題，提供一種優(yōu)先通過丙酮/ 丁醇的基于 端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：該基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷 聚氨酯膜的制備方法包括以下步驟： A. 在裝有氮?dú)獗Ｗo(hù)、機(jī)械攪拌和冷凝回流的反應(yīng)器中加入二甲苯作為溶劑，將端氨丙 基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯二醇與甲苯-2, 4-二異氰酸酯混合成混合體，后溶于二甲 苯溶劑中，并加入催化劑二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，75?80°C下反應(yīng)2?3h后冷卻至 室溫，合成預(yù)聚體；所述的端氨丙基聚二甲基硅氧烷平均分子量為2200?2700 ;所述的聚 氧化丙烯二醇與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比為〇. 5?1:1 ;所述的甲苯-2, 4-二異氰 酸酯與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比為4?10:1 ;所述的混合體與二甲苯溶劑的質(zhì)量比 為1:0. 5?4 ;所述的二月桂酸二丁基錫與端氨丙基聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為0. 0005? 0. 001:1 ； B. 按照端氨丙基聚二甲基硅氧烷與二苯基甲烷二胺摩爾比1:1?2. 5稱取二苯基甲烷 二胺，并逐滴加入到預(yù)聚體中，升溫至50?55°C反應(yīng)lh，即得基于端氨丙基聚二甲基硅氧 烷聚氨酯鑄膜液； C. 將基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯鑄膜液進(jìn)行真空脫泡，后將該鑄膜液在聚四 氟乙烯板上流延成膜，常溫下自然晾干后，置于50?90°C真空烘箱中真空干燥8?12h，得 到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的聚氨酯膜以適量的端氨丙基聚二甲基硅氧烷為軟 段，對(duì)聚氨酯本身的力學(xué)性能影響較小，保證了膜的機(jī)械性能強(qiáng)，同時(shí)，有機(jī)硅良好的疏水 性、耐高低溫性，保證了膜對(duì)有機(jī)物選擇性，不受發(fā)酵料液污染。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、操作 方便，原料成分低廉，應(yīng)用前景廣闊。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 以下結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0009] 實(shí)施例1 : A. 在裝有氮?dú)獗Ｗo(hù)、機(jī)械攪拌和冷凝回流的反應(yīng)器中加入二甲苯作為溶劑，將端氨丙 基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯二醇與甲苯-2, 4-二異氰酸酯混合成混合體，后溶于二甲 苯溶劑中，并加入催化劑二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，75°C下反應(yīng)3h后冷卻至室溫，合成 預(yù)聚體；其中端氨丙基聚二甲基硅氧烷平均分子量為2500 ;聚氧化丙烯二醇與端氨丙基聚 二甲基硅氧烷摩爾比為0. 5:1 ;甲苯-2, 4-二異氰酸酯與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比 為4:1 ;混合體與二甲苯溶劑的質(zhì)量比為1:0. 5;二月桂酸二丁基錫與端氨丙基聚二甲基硅 氧烷的質(zhì)量比為0.0005:1 ; B. 按照端氨丙基聚二甲基硅氧烷與二苯基甲烷二胺摩爾比1:1稱取二苯基甲烷二胺， 并逐滴加入到預(yù)聚體中，升溫至50°C反應(yīng)lh，得聚氨酯鑄膜液； C. 將聚氨酯鑄膜液真空脫泡后將該鑄膜液在聚四氟乙烯板上流延成膜，常溫下自然晾 干后，置于50°C真空烘箱中真空干燥12h，得到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜。 [0010] 將本實(shí)施例所得的改性聚氨酯膜對(duì)丙酮/水、丁醇/水混合溶液進(jìn)行滲透汽化分 離實(shí)驗(yàn)，性能如表1所示： 表1

【權(quán)利要求】
1. 一種基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法，其特征在于該方法包括以 下步驟： A. 在裝有氮?dú)獗Ｗo(hù)、機(jī)械攪拌和冷凝回流的反應(yīng)器中加入二甲苯作為溶劑，將端氨丙 基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯二醇與甲苯-2, 4-二異氰酸酯混合成混合體，后溶于二甲 苯溶劑中，并加入催化劑二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，75?80°C下反應(yīng)2?3h后冷卻至 室溫，合成預(yù)聚體；所述的端氨丙基聚二甲基硅氧烷平均分子量為2200?2700 ;所述的聚 氧化丙烯二醇與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比為〇. 5?1:1 ;所述的甲苯-2, 4-二異氰 酸酯與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比為4?10:1 ;所述的混合體與二甲苯溶劑的質(zhì)量比 為1:0. 5?4 ;所述的二月桂酸二丁基錫與端氨丙基聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為0. 0005? 0. 001:1 ； B. 按照端氨丙基聚二甲基硅氧烷與二苯基甲烷二胺摩爾比1:1?2. 5稱取二苯基甲烷 二胺，并逐滴加入到預(yù)聚體中，升溫至50?55°C反應(yīng)lh，即得基于端氨丙基聚二甲基硅氧 烷聚氨酯鑄膜液； C. 將基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯鑄膜液進(jìn)行真空脫泡，后將該鑄膜液在聚四 氟乙烯板上流延成膜，常溫下自然晾干后，置于50?90°C真空烘箱中真空干燥8?12h，得 到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜。
【文檔編號(hào)】B01D67/00GK104084062SQ201410358954
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月27日
【發(fā)明者】陳雄 申請(qǐng)人:陳雄