磺化聚醚醚酮-羧酸化二氧化硅微球杂化膜及制备和应用

摘要

本发明公开了一种磺化聚醚醚酮-羧酸化二氧化硅微球杂化膜，该杂化膜由磺化聚醚醚酮-羧酸化二氧化硅微球构成。其制备过程包括：以方法合成的二氧化硅球与3-(异丁烯酰)丙基三甲氧基硅烷进行反应，得双键修饰的二氧化硅微球；然后将双键修饰的二氧化硅微球与甲基丙烯酸在引发剂的作用下制备羧酸化二氧化硅微球；羧酸化二氧化硅微球与磺化聚醚醚酮溶液共混得到铸膜液，经流延法制得该杂化膜。本发明制备过程简便可控，原料易得，制得的磺化聚醚醚酮-羧酸化二氧化硅微球杂化膜应用于CO₂/CH₄气体分离，具有较高的选择性和渗透性。

主权项

一种磺化聚醚醚酮‑羧酸化二氧化硅微球杂化膜的制备方法，该磺化聚醚醚酮‑羧酸化二氧化硅微球杂化膜厚度为55～80微米，由磺化聚醚醚酮与羧酸化二氧化硅微球构成，其中磺化聚醚醚酮与羧酸化二氧化硅微球质量比为(0.80～0.95)：(0.20～0.05)所述的磺化聚醚醚酮磺化度为45～75％；其特征在于：制备方法包括以下步骤：步骤一、羧酸化二氧化硅微球的制备采用方法合成直径为100～800nm的二氧化硅球：将正硅酸乙酯与质量分数为25％的氨水按质量比为(0.5～10)：1分散到无水乙醇中，在室温下搅拌24h；向上述溶液中加入3‑(三甲氧基甲硅烷基)丙基‑2‑甲基‑2‑丙烯酸酯，正硅酸乙酯与3‑(三甲氧基甲硅烷基)丙基‑2‑甲基‑2‑丙烯酸酯的质量比为(1～20)：1；室温下继续搅拌24h；离心并用水洗涤三次，乙醇洗涤一次，干燥后得到双键修饰的二氧化硅微球；采用沉淀共蒸馏法制备羧酸化二氧化硅微球，过程是：将上述得到的双键修饰的二氧化硅微球、甲基丙烯酸、苯乙烯和2,2‑偶氮二异丁腈按15：(10～30)：(10～30)：1的质量比分散到乙腈中，配置为质量分数为1～5％悬浊液，将上述悬浊液加入到反应容器中，加热使悬浊液沸腾，发生自由基聚合在二氧化硅微球表面形成高分子层，通过控制反应时间来调节该二氧化硅微球表面聚合层的厚度，反应结束后，离心洗涤干燥得羧酸化二氧化硅微球；步骤二、磺化聚醚醚酮‑羧酸化二氧化硅微球杂化膜的制备室温搅拌下，将磺化度为45～75％的磺化聚醚醚酮加入到N,N‑二甲基乙酰胺溶剂中配制成浓度为5～15％的磺化聚醚醚酮溶液；按磺化聚醚醚酮溶液中的磺化聚醚醚酮与步骤一制得的羧酸化二氧化硅微球质量比为(0.80～0.95)：(0.20～0.05)，将羧酸化二氧化硅微球分散于N,N‑二甲基乙酰胺溶剂中超声12～36小时，并加入10％的磺化聚醚醚酮溶液中，搅拌24h，静置1～3h脱泡，得磺化聚醚醚酮‑羧酸化二氧化硅微球铸膜液，将该铸膜液倾倒在玻璃培养皿中，首先温度60℃干燥12小时后，然后温度80℃干燥12小时，得到磺化聚醚醚酮‑羧酸化二氧化硅微球杂化膜。