Pebax雙層平板復(fù)合膜的制備
【專利摘要】本發(fā)明以碳酸二甲酯/甲醇共沸物分離體系為研究對(duì)象，采用具有親水性(含有大量醚氧基團(tuán))的商業(yè)化嵌段式聚醚酰胺樹脂材料(Pebax)為分離層和具有優(yōu)良滲透性的高分子多孔膜為支撐層，并引入過渡層一方面使得多孔底膜的孔徑以及表面粗糙度得到一定改善，另一方面通過中間層的引入改善了底膜與預(yù)涂層物質(zhì)Pebax的接觸性，使得Pebax溶液更易在底膜表面平鋪展開更易得到超薄的Pebax涂層。通過滲透汽化工藝對(duì)該體系進(jìn)行分離，制備出具有完整超薄皮層的Pebax雙層平板復(fù)合膜，通過滲透汽化分離碳酸二甲酯/甲醇其沸物。
【專利說明】
Pebax雙層平板復(fù)合膜的制備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及聚合物分離膜技術(shù)，具體地說是通過引入中間過渡層制備超薄分離皮層的Pebax復(fù)合膜用于滲透汽化分離碳酸二甲酯/甲醇共沸物。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸二甲酯是一種新型的綠色化工產(chǎn)品，其中含有甲基，甲氧基，羰基和酯基四種官能團(tuán)，具有良好的反應(yīng)活性，在實(shí)際生產(chǎn)生活中有很廣泛的應(yīng)用。它可以替代光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等劇毒或致癌物進(jìn)行羰基化、甲基化及酯交換等反應(yīng)合成多種重要精細(xì)化學(xué)品，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料、染料、潤滑油添加劑、食品增香劑、電子化學(xué)品等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。碳酸二甲酯被譽(yù)為21世紀(jì)有機(jī)合成的“新基石”和“綠色化工產(chǎn)品”，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]在碳酸二甲酯的制備過程中常常會(huì)產(chǎn)生碳酸二甲酯/甲醇的共沸物，要得到碳酸二甲酯傳統(tǒng)的分離方法有:低溫結(jié)晶法，加壓精餾法，共沸精餾法，萃取精餾法等，但這些傳統(tǒng)的分離方法能耗大，操作困難，流程復(fù)雜，操作范圍窄。新型的膜分離法具有高效，低能耗，過程簡單等優(yōu)點(diǎn)，但目前處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，報(bào)道文獻(xiàn)較少。
[0004]滲透汽化(PV)是一種新型膜分離技術(shù)。該技術(shù)用于液體混合物的分離，其突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠以低的能耗實(shí)現(xiàn)蒸餾、萃取、吸收等傳統(tǒng)方法難以完成的分離任務(wù)。它特別適用于蒸餾法難以分離或不能分離的近沸點(diǎn)、恒沸點(diǎn)混合物以及同分異構(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。
[0005]本專利以甲醇/碳酸二甲酯的共沸物體系為研究對(duì)象，通過引入預(yù)涂層，解決疏水性底膜與親水性皮層的涂敷結(jié)合問題，得到具有高分離性，高通量的Pebax雙層平板復(fù)合膜，以滲透汽化的方式分離甲醇/碳酸二甲酯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于制備超薄分離皮層的Pebax雙層平板復(fù)合膜。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]通過中間過渡層的引入一方面使得多孔底膜的孔徑以及表面粗糙度得到一定改善，另一方面通過中間層的引入改善了底膜與預(yù)涂層物質(zhì)Pebax的接觸性，使得Pebax聚合物溶液更易在底膜表面平鋪展開更易得到超薄的Pebax涂層。最終，制備超薄分離皮層的Pebax雙層平板復(fù)合膜。
[0009]具體地說，本發(fā)明的制備方法其步驟如下:
[0010]1.Pebax雙層平板復(fù)合膜制備方法，其步驟如下:
[0011](I)過渡層涂層:取一定量預(yù)制備的中間過渡層的聚合物溶于一定溶劑中配置濃度在0.l_10wt%之間的過渡層預(yù)涂液，在已制備好的聚合物多孔底膜的基礎(chǔ)上(底膜通量1000-500000GPU(N2))，涂敷過渡層預(yù)涂液I到2次，在常溫烘干后，放入烘箱中100°C干燥固化I h后，存放在水中待用。
[0012](2)Pebax雙層平板復(fù)合膜制備:取一定量Pebax聚合物溶解到有機(jī)極性溶劑中配置濃度在0.1_10^%之間的涂層溶液，靜置5-6h待用，然后取出預(yù)涂層處理后的聚合物多孔底膜，使用小型涂層機(jī)涂膜，涂層完成后，在空氣中放置半個(gè)小時(shí)，然后放入烘箱80°C烘干5h待用。
[0013](3)膜的保存:膜存放在干燥器中常溫下保存。
[0014]2.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所用的中間過渡層的聚合物如:PTMSP (聚1-三甲基硅基丙炔)、商業(yè)化AF2400 (全氟材料)、與商業(yè)化AFl 600 (全氟材料)。
[0015]3.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所用的聚合物多孔底膜如:聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈與商業(yè)化聚醚酰亞胺(ULTEM)。
[0016]4.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I和2)中預(yù)涂層液與涂層液濃度范圍為0.1-10wt%。
[0017]5.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所用涂層液溶劑為一些極性溶劑如:氯仿、二氯甲烷、四氫呋喃、甲醇、乙醇、正丁醇、異丁醇、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、全氟(N-甲基嗎啉)。
[0018]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.通過中間過渡層的引入一方面使得多孔底膜的孔徑以及表面粗糙度得到一定改善。
[0020]2.制備出超薄分離皮層的Pebax雙層平板復(fù)合膜。
[0021]實(shí)施例1
[0022]取18克pebax加入到282克正丁醇溶液中，回流加熱6h，冷卻至室溫待用，調(diào)節(jié)涂膜機(jī)轉(zhuǎn)速為0.lm/min，聚砜底膜上過渡層使用PTMSP進(jìn)行預(yù)涂層。然后涂層Pebax。膜在常溫干燥2h，最后放進(jìn)真空干燥箱烘2h。膜存放在干燥器中常溫下保存。
[0023]測試條件:流量58ml/min壓力95kpa溫度45°C
[0024]甲醇通量:11.2敁/1112上
[0025]選擇性:11.2
[0026]實(shí)施例2
[0027]取18克pebax加入到282克正丁醇溶液中，回流加熱6h，冷卻至室溫待用，調(diào)節(jié)涂膜機(jī)轉(zhuǎn)速為0.lm/min，聚砜底膜上過渡層使用AF2400進(jìn)行預(yù)涂層。然后涂層Pebax。膜在常溫干燥2h，最后放進(jìn)真空干燥箱烘2h。膜存放在干燥器中常溫下保存。
[0028]測試條件:流量58ml/min壓力95kpa溫度45°C
[0029]甲醇通量:20.21^/1112上
[0030]選擇性:5.5
[0031]實(shí)施例3
[0032]取18克pebax加入到282克正丁醇溶液中，回流加熱6h，冷卻至室溫待用，調(diào)節(jié)涂膜機(jī)轉(zhuǎn)速為0.lm/min，聚砜底膜上過渡層使用AF2400進(jìn)行預(yù)涂層。然后涂層Pebax。膜在常溫干燥2h，最后放進(jìn)真空干燥箱烘2h。膜存放在干燥器中常溫下保存。
[0033]測試條件:流量58ml/min壓力95kpa溫度25°C
[0034]甲醇通量:10.2敁/1112上
[0035]選擇性:12.1
[0036]實(shí)施例4
[0037]取18克pebax加入到282克正丁醇溶液中，回流加熱6h，冷卻至室溫待用，調(diào)節(jié)涂膜機(jī)轉(zhuǎn)速為0.lm/min，聚砜底膜上過渡層使用AF2400進(jìn)行預(yù)涂層。然后涂層Pebax。膜在常溫干燥2h，最后放進(jìn)真空干燥箱烘2h。膜存放在干燥器中常溫下保存。
[0038]測試條件:流量102ml/min壓力95kpa溫度45°C
[0039]甲醇通量:30.21^/1112上
[0040]選擇性:3.1
[0041 ]實(shí)施例1和實(shí)施例2比較，相同條件下，過渡層為AF2400的復(fù)合膜通量大但選擇性較小，過渡層為PTMSP的復(fù)合膜通量小但選擇性高。
[0042]實(shí)施例2和實(shí)施例3與4分別比較，相同復(fù)合膜下，改變滲透汽化的原料液溫度以及流速可改變復(fù)合膜的通量與選擇性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.Pebax雙層平板復(fù)合膜制備方法，其步驟如下: (1)過渡層涂層:取一定量預(yù)制備的中間過渡層的聚合物溶于一定溶劑中配置濃度在0.1 -1 Owt %之間的過渡層預(yù)涂液，在已制備好的聚合物多孔底膜的基礎(chǔ)上(底膜通量1000-500000GPU(N2))，涂敷過渡層預(yù)涂液I到2次，在常溫烘干后，放入烘箱中100°C干燥固化Ih后，存放在水中待用。 (2)Pebax雙層平板復(fù)合膜制備:取一定量Pebax聚合物溶解到有機(jī)極性溶劑中配置濃度在0.1-10^%之間的涂層溶液，靜置5-6h待用，然后取出預(yù)涂層處理后的聚合物多孔底膜，使用小型涂層機(jī)涂膜，涂層完成后，在空氣中放置半個(gè)小時(shí)，然后放入烘箱80°C烘干5h待用。 (3)膜的保存:膜存放在干燥器中常溫下保存。2.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所用的中間過渡層的聚合物如:PTMSP(聚1-三甲基硅基丙炔)、商業(yè)化AF2400 (全氟材料)、與商業(yè)化AF1600 (全氟材料)。3.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所用的聚合物多孔底膜如:聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈與商業(yè)化聚醚酰亞胺(ULTEM)。4.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I和2)中預(yù)涂層液與涂層液濃度范圍為0.1-1Owt %。5.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所用涂層液溶劑為一些極性溶劑如:氯仿、二氯甲烷、四氫呋喃、甲醇、乙醇、正丁醇、異丁醇、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、全氟(N-甲基嗎啉)。
【文檔編號(hào)】B01D71/64GK105964152SQ201610321130
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】趙紅永, 丁曉莉, 謝茜, 譚小耀, 張玉忠
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)