【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，属于纳滤膜制备。
技术介绍
1、有机溶剂纳滤(osnf)因具有节能、高效、环境友好等优势，在溶剂-溶质分离过程中展现出巨大的应用潜力。大多数osnf膜是整体结皮不对称聚合物膜，常用的制膜材料包括聚苯并咪唑(pbi)聚酰亚胺(pi)、聚醚醚酮(peek)等，制备过程通常包括溶液配制、相转化和交联这三个步骤。然而，这种传统耐溶剂膜制备工艺在成本、环保和性能等方面仍有待改进。目前，大部分osn膜的制备方法是是将相转化后的膜浸泡于含有交联剂的有机溶剂中，有机溶剂用于聚合物链的溶胀，使得交联剂更容易与聚合物基团之间进行反应，从而获得具有优异机械强度和出色有机溶剂耐受性的膜。然而，这种相转化后再进行交联的膜制备过程耗时长且复杂，同时包含大量有机溶剂的消耗，过量有机溶剂的使用，这将导致额外的碳排放。
2、其次，交联过程中交联试剂用量不可控，通常需要过量的改性剂。这导致实际生产过程中的交联步骤难以精确控制。此外，尽管通过交联的方法可以使膜在极性非质子溶剂中具有稳定性，但也导致显著的溶剂渗透性损失。这是因为共价交联剂的引入导致聚合物链之间的间隙空间大大减小。因此，改进当前的制备方法，探索新的成膜方式，在保持膜耐溶剂性和分离性能的同时减少制膜过程中溶剂的使用，并提高有机溶剂纳滤膜的性能和可持续性，对于高性能osnf膜的大规模制造和应用至关重要。
3、本专利的专利技术人首次基于分子封装技术调节了nf膜制备过程，在pi铸膜液配制过程中加入boc封装的聚乙烯亚胺，然后在相转
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：传统的osn膜制备方法涉及溶剂交联，导致有机溶剂的过度使用，对环境造成了很大的负担。此外，不可避免地引入交联剂缩小了聚合物链之间的间隙，降低了溶剂的渗透性。
2、本研究提出了一种新的osn膜制备策略(图1)，首先将预保护后的pei交联剂掺杂于铸膜液中，在短暂的相转化后，将膜置于蒸汽环境中实现pei的释放并与pi同步交联，一步制备osn膜。这种方法不仅省去了后续的溶剂交联过程，缩短了流程。同时pei-boc的引入显著改变了铸膜液的性质，在相转化过程中可控地形成了笔直贯穿的孔道结构。此外，脱保过程中释放的co2塑造了osn膜的多孔结构，进一步提升了osn膜对溶剂的渗透性能。研究结果表明，相较于传统方法，osn膜对各种溶剂的渗透性普遍提高了30％以上，其中dmf的渗透性甚至提高了近90％。
3、一种通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，包括如下步骤：
4、步骤1，分别配制聚乙烯亚胺和二碳酸二叔丁酯的有机溶液，然后将二碳酸二叔丁酯的溶液缓慢加入至pei的溶液中，并进行反应，将得到的pei-boc分散体进行洗涤后并收集；
5、步骤2，配制含有pei-boc分散体的聚酰亚胺铸膜液，脱泡处理后，将铸膜液涂于支撑层的表面，并在凝固浴中进行相转化；
6、步骤3，步骤2中获得基膜置于水蒸气环境中脱除二碳酸二叔丁酯，使聚乙烯亚胺与聚酰亚胺之间发生交联反应；
7、步骤4，在步骤3中获得的膜的表面进行界面聚合法制备选择分离层。
8、步骤1中，所述的聚乙烯亚胺的分子量200-800；pei和二碳酸二叔丁酯在有机溶液中的浓度分别是40-60％；pei和二碳酸二叔丁酯的质量比范围是1：1.5-3。
9、步骤1中，反应温度是0-50℃，反应时间是5-15h。
10、步骤2中，聚酰亚胺是聚酰亚胺铸膜液是由聚酰亚胺和有机溶剂混合而得到，并且pei-boc分散体在铸膜液中的质量浓度是16-25％，优选20-24％。
11、步骤2中，凝固浴采用水，相转化过程的时间是0.1-2h。
12、步骤3中，水蒸气环境的温度是30-60℃，处理时间是2-12h。
13、步骤4中，界面聚合过程是依次用含有酰胺类单体、哌嗪类单体、酰胺类单体的溶液与基膜接触。
14、酰胺类单体的溶液采用有机溶剂配制，所述的酰胺类单体是tmc，浓度是0.05-0.5wt％。
15、哌嗪类单体的溶液采用水配制，浓度是0.05-0.5wt％。
16、上述的方法制备得到的纳滤膜在有机溶剂体系的过滤中的应用。
17、有机溶剂体系中采用的溶剂包括酯类溶剂、烃类溶剂、胺类溶剂或者醚类溶剂中的一种或几种的混合；过滤过程是对小分子有机物进行截留。
18、一种聚合物分离膜表面的pei-boc分散体的脱除量的检测方法，包括如下步骤：
19、制备出含有pei-boc分散体和聚酰亚胺的溶液，作为铸膜液，再经过脱泡处理后，将铸膜液涂于支撑层的表面，并在凝固浴中进行相转化，获得聚合物分离膜；
20、对聚合物分离膜采用在水蒸气条件下的热处理后，再将分离膜与含有cu2+的溶液相接触；
21、通过edx对分离膜的表面cu吸附位点进行检测，并判定检测得到的cu吸附位点数量与pei-boc分散体的脱除量呈正相关。
22、有益效果
23、本专利技术利用分子封装技术将包封的交联剂与浇铸液共混，标志着传统的后交联工艺的飞跃，显著缩短了膜的制备时间。通过控制密封胶的释放过程，可以有效地调控孔隙结构，提高聚合物基材的耐溶剂性。大大提高了osn膜的性能。
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1.一种通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，步骤1中，所述的聚乙烯亚胺的分子量200-800；PEI和二碳酸二叔丁酯在有机溶液中的浓度分别是40-60％；PEI和二碳酸二叔丁酯的质量比范围是1：1.5-3。
3.根据权利要求1所述的通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，步骤1中，反应温度是0-50℃，反应时间是5-15h。
4.根据权利要求1所述的通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，步骤2中，聚酰亚胺是聚酰亚胺铸膜液是由聚酰亚胺和有机溶剂混合而得到，并且PEI-Boc分散体在铸膜液中的质量浓度是16-25％，优选20-24％；步骤2中，凝固浴采用水，相转化过程的时间是0.1-2h。
5.根据权利要求1所述的通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，步骤3中，水蒸气环境的温度是30-60℃，处理时间是2-12h。
6.根据权利要求1所述的通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，
7.权利要求1-6任一项所述的方法所得到的纳滤膜。
8.权利要求7所述的纳滤膜在有机溶剂体系的过滤中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，有机溶剂体系中采用的溶剂包括酯类溶剂、烃类溶剂、胺类溶剂或者醚类溶剂中的一种或几种的混合；过滤过程是对小分子有机物进行截留。
10.一种聚合物分离膜表面的PEI-Boc分散体的脱除量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，步骤1中，所述的聚乙烯亚胺的分子量200-800；pei和二碳酸二叔丁酯在有机溶液中的浓度分别是40-60％；pei和二碳酸二叔丁酯的质量比范围是1：1.5-3。
3.根据权利要求1所述的通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，步骤1中，反应温度是0-50℃，反应时间是5-15h。
4.根据权利要求1所述的通过分子封装技术制备耐溶剂纳滤膜的方法，其特征在于，步骤2中，聚酰亚胺是聚酰亚胺铸膜液是由聚酰亚胺和有机溶剂混合而得到，并且pei-boc分散体在铸膜液中的质量浓度是16-25％，优选20-24％；步骤2中，凝固浴采用水，相转化过程的时间是0....
【专利技术属性】
技术研发人员：孙世鹏，刘美玲，李安康，付正军，郁凯，张荟钦，邢卫红，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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