聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物为制膜材料制备分离膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物为制膜材料制备分离膜的方法，制备的膜材料，用于气体,水,及其他物质分离。聚硫酸(氨)酯类聚合物同时含有大量的极性硫酸(氨)酯和刚性芳环基团结构使得此类材料具有优良的耐化学品，耐溶剂性，抗污染性等特点，良好的成膜性使其在膜分离领域中具有潜在的应用价值。

Preparation of separation membrane from polysulfate and its modified polymer

【技术实现步骤摘要】
聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物为制膜材料制备分离膜的方法
本专利技术公开了聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物制备分离膜的方法，用聚硫酸酯类聚合物或其改性聚合物为制膜材料，属于膜分离领域。
技术介绍
膜技术是当代高效分离新技术,与传统的分离技术相比,它具有分离效率高、能耗低(无相变)、占地面积小、过程简单(易放大与自控)、操作方便、不污染环境、便于与其他技术集成等突出优点。它的研究和应用与节能、环境保护、水资源开发、利用和再生关系极为密切。在当今世界能源、水资源短缺,水和环境污染日益严重的情况下。膜分离科学与技术的研究得到了世界各国的高度重视,成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。膜技术是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术。例如,石油和化工是我国的基础工业,但本身是能耗大户,也是环境污染大户,其产品的生产、加工过程的反应、分离、浓缩与纯化都迫切需要用新的方法改造传统的方法,以提高效率,降低能耗,减少环境污染,这都同膜技术息息相关。此外,膜技术在海水淡化、饮用水和饮料的降浊与除菌、药物的浓缩与提纯、膜式人工脏器、电池隔膜、气体分离、生活污水处理与中水回用等方面也正表现出前所未有的技术优势和发展前景。因此,膜技术的发展将有力地推动我国相关行业的技术进步与发展。目前,膜分离技术在我国的石油化工、制药、生化、环境、能源、电子、冶金、轻工、食品、航天、海水(苦咸水)淡化、医疗(人工肺、人工肾)等领域已获得有效而广泛的应用。它不仅自身以每年14％～30％的速度发展,而且有力地带动了相关行业的科技进步,成为实现我国国民经济可持续发展战略的重要组成部分。然而,在膜分离技术的关键部件-膜材料与器件方面,我国与世界先进水平之间的差距仍然很大(全球分离膜材料与器件的年销售额为100亿美元左右),许多膜材料(如反渗透膜、纳滤膜、离子交换膜和气体分离膜和透析膜等)仍然依赖进口。高分子材料具有分子链柔顺、可加工性好、价廉以及便于分子设计(合成、共混合金、接枝改性)等特点,因而成为应用最广泛的膜分离材料。通用的高端聚砜膜在水处理及其他有毒物分离方面已经有广泛的应用，聚砜是一类很重要工程塑料，在汽车航空航天，板材，电子材料中应用十分广泛。然而对于聚砜处理强化学性物质还无法做到(比如强酸强碱，腐蚀性原料等)，聚硫酸酯作为一类新型的特种工程塑料，具有优异的耐化学品特性，甚至某些牌号聚合物可以在浓硫酸，浓硝酸中使用，在膜领域，其化学环境的宽域性和抗污染性较聚砜更强，因此开发聚硫酸酯类膜材料具有十分重要的科研价值和市场化应用前景。本专利技术公开了一类聚硫酸酯类聚合物及其改性聚合物制备膜的方法，本专利技术通过相转变法或溶液浇筑，拉伸成膜等通用方法首次制备聚硫酸酯膜，并将其用在水处理，气体分离等领域，该类聚合物具有优异的耐酸碱腐蚀性，更好的抗污染性，市场应用空间广阔。
技术实现思路
专利技术目的在于公开了聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物制备分离膜，以聚硫酸(氨)酯类聚合物或其改性聚合物为制膜材料的内容。聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物型属于有机高分子工程塑料，是一类含有硫酸酯键(-SO4-)的高分子聚合物。相比于其他传统工程塑料，硫酸(氨)酯键赋予聚合物更好的化学稳定性，聚硫酸酯类聚合物具有更高的力学强度，更宽的化学介质适用性，更低的成本等特性。通过成膜一定的方式，根据应用需求将一种或几种聚硫酸(氨)酯类聚合物进行成膜处理得到膜材料，并将其用于分离应用中。所述的聚硫酸酯类聚合物，其所包含的硫酸酯键(-SO4-)作为功能性和化学连接键，使得聚合物不仅能呈现良好的耐溶剂性能及力学性能，也能在分离物质中充当功能性基团，或作为金属离子运动介质(如导Li+等特性)。所述的聚硫酸(氨)酯聚合物，含有聚硫酸(氨)酯键(-SO4-，-SO3NH-)聚合物，包括均缩聚、第三单体共聚合物或者在原有主体聚硫酸酯均聚或共聚物的基础上，通过化学反应对高聚物进行化学修饰而成的化学改性聚合物，聚合物的化学改性包括封端修饰反应、偶联反应、或者对侧链的溴化、硝化、磺化。上述的聚硫酸酯类聚合物，根据聚合物中单体种类不同而合成分子链中不同官能团杂化的聚硫酸酯，如下图所示(部分聚硫酸酯材料结构A-H)：分子链中不同的杂原子及分子结构使其聚合物赋有不同的性能(包括聚合物柔韧性，亲疏水性，耐温性等性能特点)。不同型号的聚硫酸酯所具有的特征基团，也使得其聚合物得到其他性能优势。如二苯醚型聚硫酸酯(B)，由于醚键的存在，使得聚合物具有良好的亲水性及抗污染性,在水处理膜材料中表现出优异的水通量和抗污性；双酚S型聚硫酸酯(C),因其趋向于半结晶态聚合物,具有良好的耐温性能，可应用于高温分离环境中。同时，聚硫酸(氨)酯聚合物好还可以包括包含两种或两种以上含羟基或胺基官能团的单体与含硫酰氟单体进行共聚或逐步缩聚的方式而构筑的共聚聚合物，包括以下几种结构：前述的可用于制备分离膜的此类聚合物包括：聚硫酸酯类聚合物，聚硫酸氨类聚合物，聚硫酸酯类及聚硫酸氨类改性聚合物。可用于制备分离膜的此类聚合物，芳环共聚类线形材料分子量Mn(数均分子量)通常范围在1000～300000。脂肪族聚硫酸酯材料的分子量(Mn)范围为100000～700000。星型结构分子量(Mn)范围可控制在10000-300000。聚硫酸酯类聚合物的合成方法是通过包含双-SO3F基团的单体与双羟基类化合物，在碱性催化剂的催化下，聚合生成高分子量的聚合物。其结构通式如下：式中R1为-Me,-Et,-Ph,-iPr或-H；R2为-Me,-Et,-Ph,-iPr或-H；X为-C,-Si,-O；n＝10～1000。聚硫酸氨类聚合物的合成方法是通过包含双-NSO3-基团的单体与双羟基类化合物，在碱性催化剂的催化下，聚合生成高分子量的聚合物。其中碱性催化剂可以为有机碱(TEA，DIPEA，DBU等)，也可为无机碱(碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠，氟化钾等)。其结构通式如下：式中R1为-Me,-Et,-Ph,-iPr或-H；R2为-Me,-Et,-Ph,-iPr或-H；X为-C,-Si,-O；n＝10～1000。上述的聚硫酸酯类聚合物及其改性聚合物用于分离膜的种类包括：纳滤膜，微滤膜，超滤膜，反渗透膜，电渗析膜，渗透汽化膜，气体分离膜，生物医用分离膜等。上述的聚硫酸酯类聚合物及其改性聚合物用于分离膜的制备方法包括：浸没沉淀法制备平板膜和管式膜，管式膜包括中空纤维膜、毛细管膜、管状膜等，热熔挤出-拉出制备法制备微孔膜，热诱导相分离法，核径迹-刻蚀法等。上述的聚硫酸酯(氨)类聚合物及其改性聚合物分离膜的制备中，制备高分子气体分离膜时制备方法包括相分离法，配置一定浓度的铸膜液，在基材上(或不使用基材)或使用中空纤维喷头使铸膜液成型，制得具有致密微孔的膜皮层。前述的聚硫酸酯(氨)类聚合物及其改性聚合物分离膜的制备中，制备而成的渗透汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物为制膜材料制备分离膜的方法，其特征在于，所述聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物是一类含有硫酸酯键的高分子聚合物,所述聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物用于制备膜材料。/n

【技术特征摘要】
1.聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物为制膜材料制备分离膜的方法，其特征在于，所述聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物是一类含有硫酸酯键的高分子聚合物,所述聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物用于制备膜材料。


2.根据权利要求1所述的聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物为制膜材料制备分离膜的方法，其特征在于，所述聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物包括数均分子量在1000～300000的芳环共聚类线形聚合物，分子量(Mn)范围为100000～700000的脂肪族聚硫酸酯聚合物，分子量(Mn)在10000-300000星型结构聚合。


3.根据权利要求1或2所述的聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物为制膜材料制备分离膜的方法，其特征在于，所述膜材料包括纳滤膜、微滤膜、超滤膜、反渗透膜、电渗析膜、渗透汽化膜、气体分离膜、生物医用分离膜、离子交换膜的一种。


4.根据权利要求3所述的聚硫酸(氨)酯类聚合物及其改性聚合物为制膜材料制备分离膜的方法，其特征在于，所述膜材料的制备方法至少包括以下一种：浸没沉淀法制备平板膜和管式膜、热熔挤出-拉出制备法制备微孔膜、热诱导相分离法、核径迹-刻蚀法，其中，管式膜包括中空纤维膜、毛细管膜、管状膜。


5.根据权利要求3所述的聚硫酸(氨)酯类聚合物及...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小雪，周云斌，李福崇，陈金炜，
申请(专利权)人：白银图微新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62