專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多用途納米材料復(fù)合膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多用途納米材料復(fù)合膜制備，具體地說(shuō)是使用納米材料與高分子聚合物進(jìn)行復(fù)合的制備方法。納米材料由SiOX、SiC、AI2O3、TiO2、Fe2O3、納米半導(dǎo)體材料、納米超導(dǎo)體材料等作為高分子材料的功能涂層材料或分子篩、補(bǔ)強(qiáng)劑、抗老化劑，呈粉體狀。具有強(qiáng)度高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，密度小，表面積大，能對(duì)離子、分子、電子、和微波、遠(yuǎn)紅外線進(jìn)性分篩、光催化效應(yīng)、微波、遠(yuǎn)紅外吸收等一系列優(yōu)異的性能和特性，與高分子材料進(jìn)行復(fù)合，可廣泛應(yīng)用于海水、苦咸水淡化，水處理、環(huán)保、醫(yī)藥、電子工業(yè)、國(guó)防科技等領(lǐng)域。
2、背景技術(shù)(1)現(xiàn)有的海水或苦咸水淡化方法，多采用高分子膜材料反滲透法、薄膜蒸發(fā)法、滲析法、和低溫多效蒸餾法等等。上述方法處理水的各項(xiàng)費(fèi)用和工程造價(jià)非常昂貴。淡化膜所使用的關(guān)鍵材料高分子有機(jī)膜材料存在著透水率低、有效面積相對(duì)小、強(qiáng)度低不耐腐蝕容易被降解、皺裂、失效、清洗困難等弊端，因此，普及性和應(yīng)用性較差。
(2)隨著科技和生產(chǎn)領(lǐng)域的迅速發(fā)展和提高，國(guó)際上已對(duì)分子電子學(xué)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，目的是為高速數(shù)據(jù)處理提供分子電子器件量子效應(yīng)器件。因此，納米半導(dǎo)體、超導(dǎo)體復(fù)合膜可以在這方面得到廣泛的應(yīng)用。
3、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服或解決以上存在的問(wèn)題和目的，采用無(wú)機(jī)納米材料與有機(jī)高分子材料進(jìn)行兩項(xiàng)復(fù)合，制備成納米材料復(fù)合膜，它的復(fù)合體現(xiàn)了集無(wú)機(jī)-有機(jī)、納米粒子的諸多特異性質(zhì)和效應(yīng)于一身的新材料。它兼顧了無(wú)機(jī)膜和有機(jī)膜的特點(diǎn)，提供了一種穩(wěn)定性好，強(qiáng)度和效率高，耐腐蝕、不易降解、脫鹽層極薄，產(chǎn)水量高，可廣泛應(yīng)用于海水、苦咸水淡化，水處理，環(huán)保、電子工業(yè)、國(guó)防科技等領(lǐng)域新材料的制備方法。
本發(fā)明的方法是利用納米多微孔陶瓷材料SiC、SiOX、AI2O3或納米金屬材料TiO2、Fe2O3、納米半導(dǎo)體硅、SiO等材料的一種或兩種納米材料與高分聚合物膜材料等材料進(jìn)行復(fù)合制成兩相界復(fù)合膜。
4、實(shí)施方式在本發(fā)明的方法中，各原料的重量組成為膜材料0.1-10份、聚合單體0.05-50份、溶劑40-100份、分散劑20-100份、納米級(jí)蜂窩狀微孔材料0.1-30份，制備步驟為將納米級(jí)蜂窩狀微孔材料加入分散劑和膜材料中攪拌均勻制成A溶液，將聚合單體、溶劑混合攪拌均勻制成B溶液，將A、B混合攪拌均勻配制成鑄膜液，將鑄膜液均勻地涂附在基膜上，于120-148℃熱處理2-15分鐘，最后從基膜上得到剝離膜即為納米材料復(fù)合膜。
在本發(fā)明的方法中，各原料的重量組成還可以是膜材料2-10份、聚合單體10-25份、溶劑60-99份、分散劑40-80份、納米級(jí)蜂窩狀微孔材料5-25份。
在本發(fā)明的方法中，各原料的重量組成還可以是膜材料2-7份、溶劑40-99份、分散劑50-60份、納米級(jí)蜂窩狀微孔材料15-20份。
在本發(fā)明的方法中，納米級(jí)蜂窩狀微孔材料為表面孔隙率為68％的氧化硅(SiOX)納米粒子、碳化硅(SiC)納米粒子、γ相納米級(jí)三氧化二鋁(AI2O3)粒子、氧化鈦(TiO2)納米粒子或氧化鐵(Fe2O3)納米粒子的一種或兩種以上的混合物。
在本發(fā)明的方法中，分散劑為正硅酸乙酯、脂肪酸、烷基萘磺酸鈉、萘磺酸鈉甲醛縮合物、丙烯酸共聚物、乙酸乙酯、聚丙烯酸的一種或兩種以上混合物。
在本發(fā)明的方法中，膜材料為糠醇、聚脂、聚乙二醇、三乙基異氰酸、聚乙烯亞胺、璜化聚砜、璜化聚謎砜酮的一種或兩種以上混合物。
在本發(fā)明的方法中，溶劑純水、異丙醇、異辛烷、乙醇、正己烷的一種或兩種以上混合物。
在本發(fā)明的方法中，聚合單體為間苯二胺、芳香二胺、芳香三胺、乙二胺、樟腦璜酸、聚乙烯亞胺、十二烷基二胺、十二烷基磺酸鈉。十二烷基硫酸鈉、均苯三酰氯、間苯二甲酰氯的一種或兩種以上混合物。
在本發(fā)明的方法中，基膜可以是多孔性聚砜基膜或無(wú)紡布。
實(shí)施例1稱(chēng)取納米級(jí)蜂窩狀微孔材料氧化硅(SiOX)納米粒子2份、碳化硅(SiC)納米粒子3份，加入分散劑萘磺酸鈉甲醛縮合物20份、丙烯酸共聚物脂肪酸40份；膜材料聚乙烯亞胺3份、璜化聚砜6份中攪拌均勻制成A溶液，稱(chēng)取聚合單體間苯二胺3份、芳香二胺3份、芳香三胺4份；溶劑異丙醇、異辛烷的混合物88份、均苯三酰氯1份制成B溶液，將A、B溶液混合充分?jǐn)嚢杈鶆?，配制成鑄膜液，將鑄膜液均勻接觸或刮涂或噴涂使其附著與多孔性聚砜基膜上，在120℃-148℃的熱風(fēng)干燥機(jī)中保持2-15分鐘，將膜與基膜分離，得到納米材料復(fù)合膜。
實(shí)施例2稱(chēng)取表面孔隙率為68％的納米級(jí)蜂窩狀微孔材料氧化硅(SiOX)納米粒子10份，加入分散劑烷基萘磺酸鈉80份；膜材料糠醇5份，攪拌均勻制成A溶液；稱(chēng)取聚合單體聚乙烯亞胺2份璜化聚砜2份；溶劑異辛烷40、乙醇50份混合均勻配制成B溶液，將A、B混合攪拌均勻制成鑄膜液，(以硫酸作催化劑，適量加入2，4-二異氰酸甲代苯乙基作交聯(lián)劑)。將多孔性聚砜基膜與鑄膜液均勻接觸1-10分鐘，取出，或刮涂或噴涂鑄膜液，瀝去多余溶液約1分鐘，使膜液在基膜上的厚度50nm-1000nm，在80℃-160℃下熱處理5-25分鐘；最后從基膜上得到剝離膜即為納米材料復(fù)合膜。
實(shí)施例3稱(chēng)取表面孔隙率為68％的納米級(jí)蜂窩狀微孔材料TiO2納米粒子10份，分散劑聚丙烯酸60份、聚乙二醇20份；膜材料三乙基異氰酸60份混合中攪拌均勻制成A溶液；稱(chēng)取聚合單體聚乙烯亞胺與20、璜化聚砜10份、溶劑異辛烷10份、乙醇40份、乙二胺2份、聚乙烯亞胺3混合均勻配制成B溶液，將A、B混合攪拌均勻制成鑄膜液。將無(wú)紡布與鑄膜液均勻接觸1-10分鐘，取出，刮涂或噴涂鑄膜液，瀝去多余溶液約1分鐘，使膜液在基膜上的厚度50nm-1000nm，然后進(jìn)行凝膠、漂洗，在80℃-160℃下熱處理5-25分鐘；制成成品膜。
實(shí)施例4稱(chēng)取表面孔隙率為68％的納米級(jí)蜂窩狀微孔材料TiO2納米粒子10份，分散劑聚丙烯酸60份、聚乙二醇20份；膜材料糠醇2份、異丙醇20份混合中攪拌均勻制成A溶液；稱(chēng)取聚合單體聚乙烯亞胺與20、璜化聚砜10份、溶劑1％的十二烷基璜酸鈉水溶液75份混合均勻配制成B溶液，將A、B混合攪拌均勻制成鑄膜液，將無(wú)紡布與鑄膜液均勻接觸1-10分鐘，取出，刮涂或噴涂鑄膜液，瀝去多余溶液約1分鐘，使膜液在基膜上的厚度50nm-1000nm，然后進(jìn)行凝膠、漂洗，在80℃-160℃下熱處理5-25分鐘；制成成品膜。
實(shí)施例5稱(chēng)取表面孔隙率為68％的納米級(jí)蜂窩狀微孔材料γ相納米級(jí)三氧化二鋁(AI2O3)粒子6份、氧化鈦(TiO2)納米粒子6份，加入分散劑丙烯酸共聚物20份、乙酸乙酯60份；膜材料三乙基異氰酸3份、聚乙烯亞胺5份，攪拌均勻制成A溶液；稱(chēng)取聚合單體樟腦璜酸2份、聚乙烯亞胺2份、十二烷基二胺2份；溶劑異辛烷40、60％乙醇50份混合均勻配制成B溶液，將A、B混合攪拌均勻制成鑄膜液，(以硫酸作催化劑，適量加入2，4-二異氰酸甲代苯乙基作交聯(lián)劑)。將多孔性聚砜基膜與鑄膜液均勻接觸1-10分鐘，取出，或刮涂或噴涂鑄膜液，瀝去多余溶液約1分鐘，使膜液在基膜上的厚度50nm-1000nm，在80℃-160℃下熱處理5-25分鐘；最后從基膜上得到剝離膜即為納米材料復(fù)合膜。
本發(fā)明的納米復(fù)合膜的優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明引采用以納米材料與有高分子材料進(jìn)行復(fù)合，制備成復(fù)合膜，它集無(wú)機(jī)膜和有機(jī)膜的特點(diǎn)，用于海水或苦咸水淡化，具有高透水量、高強(qiáng)度、高柔韌性、抗彎折、耐腐蝕的特點(diǎn)，由此構(gòu)成的海水淡化設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。有效的對(duì)海水或苦咸水中的CL-和Na+及其它離子或分子進(jìn)行過(guò)濾、吸附、去除，脫鹽率高達(dá)99.2％-99.5％。水樣經(jīng)相關(guān)部門(mén)檢測(cè)鑒定，完全達(dá)到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
2、本發(fā)明的納米復(fù)合膜具有強(qiáng)度高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，密度小，表面積大，能對(duì)電子、和微波、遠(yuǎn)紅外線和水中的離子、分子、進(jìn)行分篩。具有集無(wú)機(jī)、有機(jī)、納米多孔粒子和光催化效應(yīng)、微波、遠(yuǎn)紅外吸收等一系列優(yōu)異的性能和特性，與高分子材料進(jìn)行復(fù)合，可廣泛應(yīng)用于海水、苦咸水淡化，水處理、環(huán)保、醫(yī)藥、電子工業(yè)、國(guó)防科技等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種多用途納米材料復(fù)合膜的制備方法，其特征在于原料的重量組成為膜材料0.1-10份、聚合單體0.05-50份、溶劑40-100份、分散劑20-100份、納米級(jí)蜂窩狀微孔材料0.1-30份，制備步驟為將納米級(jí)蜂窩狀微孔材料加入分散劑和膜材料中攪拌均勻制成A溶液，將聚合單體、溶劑混合攪拌均勻制成B溶液，將A、B混合攪拌均勻配制成鑄膜液，將鑄膜液均勻地涂附在基膜上，于120-148℃熱處理2-15分鐘，最后從基膜上得到剝離膜即為納米材料復(fù)合膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于原料的重量組成為膜材料2-10份、聚合單體10-25份、溶劑60-99份、分散劑40-80份、納米級(jí)蜂窩狀微孔材料5-25份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的方法，其特征在于原料的重量組成為膜材料2-7份、溶劑40-99份、分散劑50-60份、納米級(jí)蜂窩狀微孔材料15-20份。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于納米級(jí)蜂窩狀微孔材料為表面孔隙率為68％的氧化硅(SiOx)納米粒子、碳化硅(SiC)納米粒子、γ相納米級(jí)三氧化二鋁(AI2O3)粒子、氧化鈦(TiO2)納米粒子或氧化鐵(Fe2O3)納米粒子的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于分散劑為正硅酸乙酯、脂肪酸、烷基萘磺酸鈉、萘磺酸鈉甲醛縮合物、丙烯酸共聚物、乙酸乙酯、聚丙烯酸的一種或兩種以上混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于膜材料為糠醇、聚脂、聚乙二醇、三乙基異氰酸、聚乙烯亞胺、璜化聚砜、璜化聚謎砜酮的一種或兩種以上混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于溶劑純水、異丙醇、異辛烷、乙醇、正己烷的一種或兩種以上混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于聚合單體間苯二胺、芳香二胺、芳香三胺、乙二胺、樟腦璜酸、聚乙烯亞胺、十二烷基二胺、十二烷基磺酸鈉。十二烷基硫酸鈉、均苯三酰氯、間苯二甲酰氯的一種或兩種以上混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于基膜可以是多孔性聚砜基膜或無(wú)紡布。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多用途納米材料復(fù)合膜的制備方法，是利用無(wú)機(jī)納米陶瓷材料或金屬、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體納米材料與聚砜、聚謎砜、磺化聚謎砜酮、芳香族交聯(lián)聚酰胺、高分子聚合物等材料進(jìn)行復(fù)合制成無(wú)機(jī)－有機(jī)多用途、多品種復(fù)合膜。由于本發(fā)明的方法具有科技含量高、用途廣泛、材料來(lái)源廣，工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，因此應(yīng)用本發(fā)明方法制備成納米材料復(fù)合膜組裝成元件、配件、零件等，可以廣泛應(yīng)用到海水淡化、苦咸水淡化、水處理、電子、醫(yī)藥、及其他工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備和工程，其造價(jià)及運(yùn)行成本和會(huì)大大降低，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C08J5/18GK1583843SQ20041002424
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者王旭生, 孔祥聆, 王昕 , 王曉晶 申請(qǐng)人:王旭生