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专利号: 2016108944142
申请人: 常州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于:先合成一种可进行点击化学反应和引发叠氮反应的大分子引发剂,通过点击化学反应,将可点击大分子引发剂接枝到单壁碳纳米管表面,选择合适的亲水改性剂单体,制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管;将制备得到的点击化学合成的两亲性聚合物刷碳纳米管与PVDF按照一定比例,进行共混挤出流延,通过调节双拉工艺,控制双拉温度和速度,调节微孔膜膜的孔径大小;在制备得到的微孔膜上在复合涂覆一层具有纳米级孔径的超薄薄层,制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜。

2.如权利要求1所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)碳纳米管表面叠氮处理:将NaN3与乙腈在0℃条件下机械搅拌,直至溶液呈现乳白色,缓慢滴加ICl,在0℃条件下反应20~30min,过滤得到IN3溶液;取单臂碳纳米管分散在IN3溶液,室温下搅拌均匀后,采用PTFE微孔膜进行过滤,得到的固体用去离子水和甲醇洗涤、真空干燥,得到叠氮单臂碳纳米管;

(2)两亲性聚合物的制备:

(a)将十二硫醇、丙酮、四丁基溴化铵三者在氮气条件下,机械搅拌均匀;缓慢滴加的NaOH溶液1,继续搅拌15~20min后,再缓慢滴加CS2和丙酮的混合溶液,搅拌均匀后,滴加氯仿与NaOH溶液2,室温下机械搅拌反应11-13h,反应结束后,滴加HCl和去离子水,继续反应

30~50min,减压蒸馏得到产物1;

(b)取上述制备得到的产物1、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC-HCl)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、以及经过干燥处理的CH2Cl2,在0℃条件下搅拌均匀,缓慢滴加丙炔醇,反应15~20min后在室温条件下反应23-25h,产物用去离子水洗涤至中性,得到产物2;

(c)选择单体,产物2、引发剂以及苯甲醚在氮气条件下,反应温度70~80℃,反应时间

40~60min,得到亲水性聚合物。

(3)点击化学合成两亲性聚合物刷碳纳米管材料:将步骤(1)制备得到的叠氮单臂碳纳米管和步骤(2)制备得到的亲水性聚合物的混合物溶解在的二甲基甲酰胺溶液中,超声分散后在氮气条件下反应24h后,置于空气中继续反应30min,离心得到两亲性聚合物刷碳纳米管材料;

(4)将制备得到的两亲性聚合物刷碳纳米管材料与PVDF进行共混挤出,加工温度在200℃~220℃,造粒;将造好的粒子,经流延机流延成膜,双向拉伸成膜,纵向和横向1.5~2倍拉伸,控制微孔膜的孔径大小;在140~150℃温度下进行热定型,使得取向的膜结构固定,冷却成膜;

(5)在制备得到的微孔膜上在复合涂覆一层具有纳米级孔径的超薄薄层,将制备得到的两亲性聚合物刷碳纳米管材料与PVDF共混物粒子配成一定浓度的溶液,涂覆在制备得到的微孔膜上,使其深入到基膜微孔中,形成具有大分子网状结构的表层。制备得到两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜。

3.如权利要求2所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,NaN3与乙腈的质量体积比为:1-2g:100-200ml;ICl与NaN3的质量比为:1-2:

2-4;单臂碳纳米管与IN3溶液的质量体积比为:25-50mg:10-15ml;PTFE微孔膜的孔径为

0.45~0.5um;室温下搅拌的时间为30~50min。

4.如权利要求2所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(a)中,十二硫醇、丙酮与四丁基溴化铵的摩尔体积比为100-200mmol:50-100ml:4-

5mmol;十二硫醇、NaOH溶液1、NaOH溶液2的摩尔质量比为:20mmol~40mmol:1.5~2.0g:8~

10g;NaOH溶液1和NaOH溶液2的浓度为50wt%~60wt%;丙酮、混合溶液、氯仿、HCl、去离子水的体积比为:10~20:50-90:30~50:5~10:30~50;混合溶液中CS2与丙酮的体积比为:

2-4:3-5;HCl的浓度为6~10mol/L。

5.如权利要求2所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(b)中,产物1、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC-HCl)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)以及CH2Cl2的摩尔体积比为1-2mmol:2-3mmol:2-3mmol:4-8ml,CH2Cl2与丙炔醇的体积摩尔比为4-8ml:2-3mmol。

6.如权利要求2所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(c)中,单体、产物2、引发剂以及苯甲醚的摩尔体积比为100-200mmol:0.5-1mmol:

0.05-0.1mmol:80-100ml;

所述的单体主要为:含氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-炔丙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸正丁酯、聚乙二醇、醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚乙二醇甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸羟乙酯。

所述的引发剂为容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物,具体为:偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二碳酸二环己酯。

7.如权利要求2所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,叠氮单臂碳纳米管与亲水性聚合物的质量比为1-10:100-150;亲水性聚合物与二甲基甲酰胺的质量体积比为2-3g:2-4ml。

8.如权利要求2所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,其中PVDF选择的牌号主要为:3208、740、1010、461、710、CF 10BK、21216,其中两亲性聚合物刷碳纳米管材料5~10份,PVDF90~95份。

9.如权利要求2所述的两亲性聚合物刷碳纳米管/PVDF纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,其中所采用的溶剂主要包括NMP,DMAc,TEF,DMSO,MEK,THF,DMC,共混物粒子浓度在1~15g/mol;共混物为两亲性聚合物刷碳纳米管材料与PVDF的共混物,其中两亲性聚合物刷碳纳米管材料5~10份,PVDF 90~95份,PVDF选择的牌号与步骤(4)相同。