专利名称：一种多用途纳米材料复合膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种多用途纳米材料复合膜制备，具体地说是使用纳米材料与高分子聚合物进行复合的制备方法。纳米材料由SiOX、SiC、AI2O3、TiO2、Fe2O3、纳米半导体材料、纳米超导体材料等作为高分子材料的功能涂层材料或分子筛、补强剂、抗老化剂，呈粉体状。具有强度高，化学性质稳定，密度小，表面积大，能对离子、分子、电子、和微波、远红外线进性分筛、光催化效应、微波、远红外吸收等一系列优异的性能和特性，与高分子材料进行复合，可广泛应用于海水、苦咸水淡化，水处理、环保、医药、电子工业、国防科技等领域。
2、背景技术(1)现有的海水或苦咸水淡化方法，多采用高分子膜材料反渗透法、薄膜蒸发法、渗析法、和低温多效蒸馏法等等。上述方法处理水的各项费用和工程造价非常昂贵。淡化膜所使用的关键材料高分子有机膜材料存在着透水率低、有效面积相对小、强度低不耐腐蚀容易被降解、皱裂、失效、清洗困难等弊端，因此，普及性和应用性较差。
(2)随着科技和生产领域的迅速发展和提高，国际上已对分子电子学进行研究和开发，目的是为高速数据处理提供分子电子器件量子效应器件。因此，纳米半导体、超导体复合膜可以在这方面得到广泛的应用。
3、发明内容本发明的目的是克服或解决以上存在的问题和目的，采用无机纳米材料与有机高分子材料进行两项复合，制备成纳米材料复合膜，它的复合体现了集无机-有机、纳米粒子的诸多特异性质和效应于一身的新材料。它兼顾了无机膜和有机膜的特点，提供了一种稳定性好，强度和效率高，耐腐蚀、不易降解、脱盐层极薄，产水量高，可广泛应用于海水、苦咸水淡化，水处理，环保、电子工业、国防科技等领域新材料的制备方法。
本发明的方法是利用纳米多微孔陶瓷材料SiC、SiOX、AI2O3或纳米金属材料TiO2、Fe2O3、纳米半导体硅、SiO等材料的一种或两种纳米材料与高分聚合物膜材料等材料进行复合制成两相界复合膜。
4、实施方式在本发明的方法中，各原料的重量组成为膜材料0.1-10份、聚合单体0.05-50份、溶剂40-100份、分散剂20-100份、纳米级蜂窝状微孔材料0.1-30份，制备步骤为将纳米级蜂窝状微孔材料加入分散剂和膜材料中搅拌均匀制成A溶液，将聚合单体、溶剂混合搅拌均匀制成B溶液，将A、B混合搅拌均匀配制成铸膜液，将铸膜液均匀地涂附在基膜上，于120-148℃热处理2-15分钟，最后从基膜上得到剥离膜即为纳米材料复合膜。
在本发明的方法中，各原料的重量组成还可以是膜材料2-10份、聚合单体10-25份、溶剂60-99份、分散剂40-80份、纳米级蜂窝状微孔材料5-25份。
在本发明的方法中，各原料的重量组成还可以是膜材料2-7份、溶剂40-99份、分散剂50-60份、纳米级蜂窝状微孔材料15-20份。
在本发明的方法中，纳米级蜂窝状微孔材料为表面孔隙率为68％的氧化硅(SiOX)纳米粒子、碳化硅(SiC)纳米粒子、γ相纳米级三氧化二鋁(AI2O3)粒子、氧化鈦(TiO2)纳米粒子或氧化铁(Fe2O3)纳米粒子的一种或两种以上的混合物。
在本发明的方法中，分散剂为正硅酸乙酯、脂肪酸、烷基萘磺酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸共聚物、乙酸乙酯、聚丙烯酸的一种或两种以上混合物。
在本发明的方法中，膜材料为糠醇、聚脂、聚乙二醇、三乙基异氰酸、聚乙烯亚胺、璜化聚砜、璜化聚谜砜酮的一种或两种以上混合物。
在本发明的方法中，溶剂纯水、异丙醇、异辛烷、乙醇、正己烷的一种或两种以上混合物。
在本发明的方法中，聚合单体为间苯二胺、芳香二胺、芳香三胺、乙二胺、樟脑璜酸、聚乙烯亚胺、十二烷基二胺、十二烷基磺酸钠。十二烷基硫酸钠、均苯三酰氯、间苯二甲酰氯的一种或两种以上混合物。
在本发明的方法中，基膜可以是多孔性聚砜基膜或无纺布。
实施例1称取纳米级蜂窝状微孔材料氧化硅(SiOX)纳米粒子2份、碳化硅(SiC)纳米粒子3份，加入分散剂萘磺酸钠甲醛缩合物20份、丙烯酸共聚物脂肪酸40份；膜材料聚乙烯亚胺3份、璜化聚砜6份中搅拌均匀制成A溶液，称取聚合单体间苯二胺3份、芳香二胺3份、芳香三胺4份；溶剂异丙醇、异辛烷的混合物88份、均苯三酰氯1份制成B溶液，将A、B溶液混合充分搅拌均匀，配制成铸膜液，将铸膜液均匀接触或刮涂或喷涂使其附着与多孔性聚砜基膜上，在120℃-148℃的热风干燥机中保持2-15分钟，将膜与基膜分离，得到纳米材料复合膜。
实施例2称取表面孔隙率为68％的纳米级蜂窝状微孔材料氧化硅(SiOX)纳米粒子10份，加入分散剂烷基萘磺酸钠80份；膜材料糠醇5份，搅拌均匀制成A溶液；称取聚合单体聚乙烯亚胺2份璜化聚砜2份；溶剂异辛烷40、乙醇50份混合均匀配制成B溶液，将A、B混合搅拌均匀制成铸膜液，(以硫酸作催化剂，适量加入2，4-二异氰酸甲代苯乙基作交联剂)。将多孔性聚砜基膜与铸膜液均匀接触1-10分钟，取出，或刮涂或喷涂铸膜液，沥去多余溶液约1分钟，使膜液在基膜上的厚度50nm-1000nm，在80℃-160℃下热处理5-25分钟；最后从基膜上得到剥离膜即为纳米材料复合膜。
实施例3称取表面孔隙率为68％的纳米级蜂窝状微孔材料TiO2纳米粒子10份，分散剂聚丙烯酸60份、聚乙二醇20份；膜材料三乙基异氰酸60份混合中搅拌均匀制成A溶液；称取聚合单体聚乙烯亚胺与20、璜化聚砜10份、溶剂异辛烷10份、乙醇40份、乙二胺2份、聚乙烯亚胺3混合均匀配制成B溶液，将A、B混合搅拌均匀制成铸膜液。将无纺布与铸膜液均匀接触1-10分钟，取出，刮涂或喷涂铸膜液，沥去多余溶液约1分钟，使膜液在基膜上的厚度50nm-1000nm，然后进行凝胶、漂洗，在80℃-160℃下热处理5-25分钟；制成成品膜。
实施例4称取表面孔隙率为68％的纳米级蜂窝状微孔材料TiO2纳米粒子10份，分散剂聚丙烯酸60份、聚乙二醇20份；膜材料糠醇2份、异丙醇20份混合中搅拌均匀制成A溶液；称取聚合单体聚乙烯亚胺与20、璜化聚砜10份、溶剂1％的十二烷基璜酸钠水溶液75份混合均匀配制成B溶液，将A、B混合搅拌均匀制成铸膜液，将无纺布与铸膜液均匀接触1-10分钟，取出，刮涂或喷涂铸膜液，沥去多余溶液约1分钟，使膜液在基膜上的厚度50nm-1000nm，然后进行凝胶、漂洗，在80℃-160℃下热处理5-25分钟；制成成品膜。
实施例5称取表面孔隙率为68％的纳米级蜂窝状微孔材料γ相纳米级三氧化二鋁(AI2O3)粒子6份、氧化鈦(TiO2)纳米粒子6份，加入分散剂丙烯酸共聚物20份、乙酸乙酯60份；膜材料三乙基异氰酸3份、聚乙烯亚胺5份，搅拌均匀制成A溶液；称取聚合单体樟脑璜酸2份、聚乙烯亚胺2份、十二烷基二胺2份；溶剂异辛烷40、60％乙醇50份混合均匀配制成B溶液，将A、B混合搅拌均匀制成铸膜液，(以硫酸作催化剂，适量加入2，4-二异氰酸甲代苯乙基作交联剂)。将多孔性聚砜基膜与铸膜液均匀接触1-10分钟，取出，或刮涂或喷涂铸膜液，沥去多余溶液约1分钟，使膜液在基膜上的厚度50nm-1000nm，在80℃-160℃下热处理5-25分钟；最后从基膜上得到剥离膜即为纳米材料复合膜。
本发明的纳米复合膜的优点如下1、本发明引采用以纳米材料与有高分子材料进行复合，制备成复合膜，它集无机膜和有机膜的特点，用于海水或苦咸水淡化，具有高透水量、高强度、高柔韧性、抗弯折、耐腐蚀的特点，由此构成的海水淡化设备使用寿命长。有效的对海水或苦咸水中的CL-和Na+及其它离子或分子进行过滤、吸附、去除，脱盐率高达99.2％-99.5％。水样经相关部门检测鉴定，完全达到国家饮用水标准。
2、本发明的纳米复合膜具有强度高，化学性质稳定，密度小，表面积大，能对电子、和微波、远红外线和水中的离子、分子、进行分筛。具有集无机、有机、纳米多孔粒子和光催化效应、微波、远红外吸收等一系列优异的性能和特性，与高分子材料进行复合，可广泛应用于海水、苦咸水淡化，水处理、环保、医药、电子工业、国防科技等领域。
权利要求
1.一种多用途纳米材料复合膜的制备方法，其特征在于原料的重量组成为膜材料0.1-10份、聚合单体0.05-50份、溶剂40-100份、分散剂20-100份、纳米级蜂窝状微孔材料0.1-30份，制备步骤为将纳米级蜂窝状微孔材料加入分散剂和膜材料中搅拌均匀制成A溶液，将聚合单体、溶剂混合搅拌均匀制成B溶液，将A、B混合搅拌均匀配制成铸膜液，将铸膜液均匀地涂附在基膜上，于120-148℃热处理2-15分钟，最后从基膜上得到剥离膜即为纳米材料复合膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于原料的重量组成为膜材料2-10份、聚合单体10-25份、溶剂60-99份、分散剂40-80份、纳米级蜂窝状微孔材料5-25份。
3.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于原料的重量组成为膜材料2-7份、溶剂40-99份、分散剂50-60份、纳米级蜂窝状微孔材料15-20份。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于纳米级蜂窝状微孔材料为表面孔隙率为68％的氧化硅(SiOx)纳米粒子、碳化硅(SiC)纳米粒子、γ相纳米级三氧化二鋁(AI2O3)粒子、氧化钛(TiO2)纳米粒子或氧化铁(Fe2O3)纳米粒子的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于分散剂为正硅酸乙酯、脂肪酸、烷基萘磺酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、丙烯酸共聚物、乙酸乙酯、聚丙烯酸的一种或两种以上混合物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于膜材料为糠醇、聚脂、聚乙二醇、三乙基异氰酸、聚乙烯亚胺、璜化聚砜、璜化聚谜砜酮的一种或两种以上混合物。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于溶剂纯水、异丙醇、异辛烷、乙醇、正己烷的一种或两种以上混合物。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于聚合单体间苯二胺、芳香二胺、芳香三胺、乙二胺、樟脑璜酸、聚乙烯亚胺、十二烷基二胺、十二烷基磺酸钠。十二烷基硫酸钠、均苯三酰氯、间苯二甲酰氯的一种或两种以上混合物。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于基膜可以是多孔性聚砜基膜或无纺布。
全文摘要
本发明提供一种多用途纳米材料复合膜的制备方法，是利用无机纳米陶瓷材料或金属、半导体、超导体纳米材料与聚砜、聚谜砜、磺化聚谜砜酮、芳香族交联聚酰胺、高分子聚合物等材料进行复合制成无机－有机多用途、多品种复合膜。由于本发明的方法具有科技含量高、用途广泛、材料来源广，工艺简单、生产成本低，因此应用本发明方法制备成纳米材料复合膜组装成元件、配件、零件等，可以广泛应用到海水淡化、苦咸水淡化、水处理、电子、医药、及其他工业领域的设备和工程，其造价及运行成本和会大大降低，具有显著的社会效益和经济效益。
文档编号C08J5/18GK1583843SQ20041002424
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者王旭生, 孔祥聆, 王昕 , 王晓晶 申请人:王旭生