专利名称：一种pdms/pei分离膜及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于膜材料领域，涉及一种新型高效的有机气体分离膜及其制备方法和应用，具体涉及一种PDMS/PEI分离膜及其制备方法和应用。
背景技术：
石油的炼制和储运过程中会产生大量挥发性有机蒸汽(VOCs)，这不仅造成大量石油资源浪费和巨大经济损失，而且直接危害着人类生命安全及生存环境，挥发性有机蒸汽的回收正日益受到人们的重视。据估算，2005年我国仅加油站VOCs排放量就达314X 103t， 由此造成的经济损失达到了 12. 6亿元人民币，在维持现有控制水平情况下，到2030年VOCs 排放量将达到1196 X 103t，并且目前市场油价不断上涨，假定每吨油品约为8000元，经济损失将高达95. 7亿元人民币，这不仅是一种资源的浪费，更重要的是它对我们的环境造成严重的破坏。因此，随着全球环境保护问题的日趋突出，挥发性有机化合物的回收正日益受到人们的重视。目前，气体中挥发性有机化合物的回收方法主要有冷凝法、吸收法、吸附法和膜分离法等，其中膜分离法具有高效、节能、操作简单、不产生二次污染并能回收有机溶剂等优点。膜材料是实现膜过程的关键，目前使用较多的是有机膜，但易被挥发性有机物溶胀，导致膜性能下降。多孔无机膜材料虽然耐有机溶剂，但孔径分布较宽，曲折因子大，孔道结构无序，严重制约了其分离选择性和渗透性。近年来国外实验室研究分离VOCs使用的最多的膜材料为聚二甲基硅氧烷 (PDMS)，由于VOCs气体在PDMS膜层中的渗透能力远远高于惰性气体，因此取得了很好的分离效果，但目前国内能够工业化的厂家寥寥无几，且所报道的制备方法均采用有机溶剂溶解PDMS制得制膜液，造成了环境污染，提高了成本。且由于较高分子量的PDMS材料很难找到合适的溶剂，因此一般使用PDMS材料的分子量均较低，这就造成了使用过程中膜易溶胀而造成膜的破坏，从而降低了其使用寿命。本发明采用乳液聚合法制备高分子量的PDMS材料，使得其在应用过程中具有较好的耐有机溶胀性，明显提高了其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上有缺陷，提供一种PDMS/PEI分离膜。本发明的另一目的是提供该PDMS/PEI分离膜的制备方法。本发明的又一目的是提供该PDMS/PEI分离膜的应用。本发明的目的可通过如下技术方案实现A.有机硅乳液的制备将八甲基环四硅氧烷、乳化剂与水混合得混合液，混合液需经100-170目滤网过滤后经过均质机均质乳化2-3次制得有机硅乳液，密封放置1-8周； 所制备的有机硅乳液其分子量在30万以上；B.硅橡胶的制备将步骤A所制备的有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、 催化剂乳液及水混合制得硅橡胶，用NaOH水溶液调节PH至10-11，密封放置1_4周进行熟化，熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤备用；C. PDMS/PEI分离膜的制备将步骤B所制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，在 50-120°C下硫化8-24h得到PDMS/PEI分离膜。该分离膜优选主要通过如下步骤制备得到A.有机硅乳液的制备(1)将乳化剂溶解于水中得乳化剂溶液，向其中加入八甲基环四硅氧烷D4，持续搅拌，得混合液；混合液中D4的质量分数是10% 70%，乳化剂与D4的质量比为0. 01 0. 1 1 ；(2)混合液经100-170目滤网过滤，采用均质机对上述混合液进行均质乳化2_3 次，合格的有机硅乳液外观是乳白带蓝色；(3)合格的有机硅乳液置于容器中密封，室温放置1 8周；B.硅橡胶的制备(1)将交联剂加入反应容器，开搅拌，交联剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为 15% 30% ；(2)将硫化促进剂用水稀释至浓度为丨^ 川^，优选丨^ 5 %，加入反应容器中，硫化促进剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. 2%，优选0. 2% 2% ；(3)乳化剂用水加热溶解，放凉后加入反应容器中，乳化剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. ；(4)将检测合格的有机硅乳液加入反应容器中，有机硅乳液占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为20% 60% ；(5)将催化剂乳液加入反应容器中，催化剂乳液占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. 2%，优选0. 2% 2% ；(6)最后加入NaOH溶液及余量的水，调节pH至10_11，得硅橡胶；(7)将所得硅橡胶密封，室温下放置1-4周熟化；(8)熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤、备用；所述的体系由有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、催化剂、NaOH及水组成；C. PDMS/PEI分离膜的制备将步骤B制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，放入烘箱内50-120°C下硫化 8-24h至完全交联，制得PDMS/PEI分离膜；优选将步骤B制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，放入烘箱内80-120°C下硫化10-24h至完全交联，制得PDMS/PEI分离膜。所述的PEI膜为本领域常规的PEI基膜，可以根据文献记载，采用多种方法制备得到，并不影响本发明PDMS/PEI分离膜的效果。例如采用4000ml 二甲基乙酰胺作为溶剂溶解950gPEI，并用刮刀在聚酯基膜上进行刮膜，将刮完的膜浸入水中24h取出晾干即为PEI 膜。按照文献《高性能聚醚酰亚胺中空纤维气体的制备与分离性能》(丑树人，任吉中，李晖， 邓麦村，膜科学与技术，3(30)，2010，6)中记载的采用N-甲基毗咯烷酮，Y-丁内酯、四氢呋喃和乙醇作为混合溶剂溶解聚醚酰亚胺制备中空纤维膜；按照《聚醚酰亚胺中空纤维膜超滤膜的研究(I)膜结构、热性能和机械性能》(许振良，T. S. 0!111^，膜科学与技术，2 01)， 2001,4)记载的采用N-甲基毗咯烷酮和二甲基乙酰胺为溶剂溶解聚醚酰亚胺制备超滤膜。按照《Y - 丁内酯对聚醚酰亚胺膜结构形态的影响》(周敬倩，任吉中，林立，邓麦村，膜科学与技术，4 09)，2009，8)记载以聚醚酰亚胺(PEI)为制膜材料、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂、Y-丁内酯(GBL)为弱非溶剂以及纯水为凝胶剂，采用浸没沉淀法制备了系列平板膜和
厚度梯度膜。步骤A中所述的乳化剂为阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂或是复合型乳化剂；所述的阳离子型乳化剂优选十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵，阴离子型乳化剂优选十二烷基苯磺酸、十二烷基硫酸钠、十六烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油酸正丁酯硫酸酯钠，非离子型乳化剂优选Span60、 0S-15、TX-10、Tween65、0P-10，复合型乳化剂优选N-十二烷基甘氨酸、N、N_ 二烷基N、N_ 二聚氧乙烯基甘氨酸季铵盐。步骤B中所述的交联剂为带三个或四个基团的硅烷交联剂，优选正硅酸乙酯、硅溶胶。所述的硫化促进剂为有机胺，优选正丁胺、三丁胺、二正己胺、二正丁胺或二乙胺。所述的乳化剂为Span60、0S-15、TX-10、Tween65、OP-IO0所述的催化剂乳液为二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡乳液，其制备方法是将氢氧化钠、乳化剂Span60、0S-15、TX-10、Tween65或OP-IO、二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡溶于去离子水中经均质机均质两遍制得，所述的催化剂乳液中氢氧化钠的质量浓度分别为 1 2%，优选1. 4%，乳化剂Span60、0S-15、TX-10, Tween65或0P-10的质量浓度分别为 5. 5 7. 0%，优选6. 3 %，乳化剂与制备硅橡胶时所用的乳化剂为同一种乳化剂，二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡的质量浓度为3. 0 4. 2%，优选3. 5%。本发明所述的一种PDMS/PEI分离膜的制备方法，包含如下步骤A.有机硅乳液的制备将八甲基环四硅氧烷、乳化剂与水混合得混合液，混合液需经100-170目滤网过滤后经过均质机均质乳化2-3次制得有机硅乳液，密封放置1-8周； 所制备的有机硅乳液其分子量在30万以上；B.硅橡胶的制备将步骤A所制备的有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、 催化剂乳液及水混合制得硅橡胶，用NaOH水溶液调节PH至10-11，密封放置1_4周进行熟化，熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤备用；C. PDMS/PEI分离膜的制备将步骤B所制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，在 50-120°C下硫化8-24h得到PDMS/PEI分离膜。所述的PDMS/PEI分离膜的制备方法，该方法优选包括以下几个步骤A.有机硅乳液的制备(1)将乳化剂溶解于水中得乳化剂溶液，向其中加入八甲基环四硅氧烷D4，持续搅拌，得混合液；混合液中D4的质量分数是10% 70%，乳化剂与D4的质量比为0. 01 0. 1 1 ；(2)混合液经100-170目滤网过滤，采用均质机对上述混合液进行均质乳化2_3 次，合格的有机硅乳液外观是乳白带蓝色；(3)合格的有机硅乳液置于容器中密封，室温放置1 8周；B.硅橡胶的制备(1)将交联剂加入反应容器，开搅拌，交联剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为15% 30% ；(2)将硫化促进剂用水稀释至浓度为！^ 川^，优选！^ 5%，加入反应容器中，硫化促进剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. 2%，优选0. 2% 2% ；(3)乳化剂用水加热溶解，放凉后加入反应容器中，乳化剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. ；(4)将检测合格的有机硅乳液加入反应容器中，有机硅乳液占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为20% 60% ；(5)将催化剂乳液加入反应容器中，催化剂乳液占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. 2%，优选0. 2% 2% ；(6)最后加入NaOH溶液及余量的水，调节pH至10_11，得硅橡胶；(7)将所得硅橡胶密封，室温下放置1-4周熟化；(8)熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤、备用；所述的体系由有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、催化剂、NaOH及水组成；C. PDMS/PEI分离膜的制备将步骤B制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，放入烘箱内50-120°C下硫化 8-24h至完全交联，制得PDMS/PEI分离膜；优选将步骤B制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，放入烘箱内80-120°C下硫化10-24h至完全交联，制得PDMS/PEI分离膜。所述的PEI膜为本领域常规的PEI基膜，可以根据文献记载，采用多种方法制备得到，并不影响本发明PDMS/PEI分离膜的效果。例如可采用4000ml 二甲基乙酰胺作为溶剂溶解950gPEI，并用刮刀在聚酯基膜上进行刮膜，将刮完的膜浸入水中24h取出晾干即为PEI 膜。步骤A中所述的乳化剂为阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂或是复合型乳化剂；所述的阳离子型乳化剂优选十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵，阴离子型乳化剂优选十二烷基苯磺酸、十二烷基硫酸钠、十六烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油酸正丁酯硫酸酯钠，非离子型乳化剂优选Span60、 0S-15、TX-10、Tween65、0P-10，复合型乳化剂优选N-十二烷基甘氨酸、N、N_ 二烷基N、N_ 二聚氧乙烯基甘氨酸季铵盐。步骤B中所述的交联剂为带三个或四个基团的硅烷交联剂，优选正硅酸乙酯、硅溶胶。所述的硫化促进剂为有机胺，优选正丁胺、三丁胺、二正己胺、二正丁胺或二乙胺。所述的乳化剂为Span60、0S-15、TX-10、Tween65、OP-IO0所述的催化剂乳液为二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡乳液，其制备方法是将氢氧化钠、乳化剂Span60、0S-15、TX-10、Tween65或OP-IO、二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡溶于去离子水中经均质机均质两遍制得，所述的催化剂乳液中氢氧化钠的质量浓度分别为 1 2%，优选1. 4%，乳化剂Span60、0S-15、TX-10, Tween65、或OP-IO的质量浓度分别为 5. 5 7. 0%，优选6. 3 %，乳化剂与制备硅橡胶时所用的乳化剂为同一种乳化剂，二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡的质量浓度为3. 0 4. 2%，优选3. 5%。所述的PEI膜为本领域常规的PEI基膜，可以根据文献记载，采用多种方法制备得到，并不影响本发明PDMS/PEI分离膜的效果。例如采用4000ml 二甲基乙酰胺作为溶剂溶解950gPEI，并用刮刀在聚酯基膜上进行刮膜，将刮完的膜浸入水中24h取出晾干即为PEI 膜。按照文献《高性能聚醚酰亚胺中空纤维气体的制备与分离性能》(丑树人，任吉中，李晖， 邓麦村，膜科学与技术，3(30)，2010，6)中记载的采用N-甲基毗咯烷酮，Y-丁内酯、四氢呋喃和乙醇作为混合溶剂溶解聚醚酰亚胺制备中空纤维膜；按照《聚醚酰亚胺中空纤维膜超滤膜的研究(I)膜结构、热性能和机械性能》(许振良，T. S. 0!111^，膜科学与技术，2 01)， 2001,4)记载的采用N-甲基毗咯烷酮和二甲基乙酰胺为溶剂溶解聚醚酰亚胺制备超滤膜。 按照《Y - 丁内酯对聚醚酰亚胺膜结构形态的影响》(周敬倩，任吉中，林立，邓麦村，膜科学与技术，4 09)，2009，8)记载以聚醚酰亚胺(!ΕΙ)为制膜材料、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂、Y-丁内酯(GBL)为弱非溶剂以及纯水为凝胶剂，采用浸没沉淀法制备了系列平板膜和厚度梯度膜。所述的PDMS/PEI分离膜在分离有机气体和氮气混合气体中的应用。所述的有机气体为在常温常压下为气态的有机气体，优选在常温常压下为气态的烷烃类有机气体、烯烃类有机气体、芳香烃类有机气体、炔烃类有机气体，进一步优选CH4、 C2H6、C2H4λ C2H3ClΛ C2H2Λ C3H8Λ C3H6Λ C4H10Λ C4H8λ C5H10Λ C5H12Λ C6H6λ C6H12Λ C6H14Λ C7H16λ C8H180本发明的有益效果采用合成高分子硅橡胶涂敷在PEI基膜上用于分离有机气体与氮气及氧气在文献中早已有很多报道，其分离因子也比较大，选择性较好，但是其制备过程的环境友好性及使用寿命受其原理影响，不断会有研究人员对其进行改良。PDMS/PEI分离膜的分离因子受其交联程度影响，交联越好的硅橡胶分离因子越高，而交联过程又必须在涂敷之前完成， 这样就存在下面的矛盾。合成高分子硅橡胶涂敷在PEI基膜上需要硅橡胶的交联越牢固越好，但是交联越好的硅橡胶其本身就很难溶于有机溶剂中，而现有的工业化制备过程中又需要将硅橡胶溶解后再涂敷在PEI基膜上，即交联越好的硅橡胶就越难溶解于有机溶剂中，最终导致涂敷在PEI基膜上的硅橡胶极薄，无法完全覆盖PEI基膜，PDMS/PEI分离膜成品率太低；而交联不太好的硅橡胶容易溶解于有机溶剂中，容易涂敷在PEI基膜上，PDMS/ PEI分离膜成品率高，但PDMS/PEI分离膜分离因子低，且PDMS/PEI分离膜对有机气体的耐受性低，即PDMS/PEI分离膜寿命低。另外凡是有机溶剂能溶解交联好的硅橡胶本身就说明硅橡胶的交联程度不够好，会影响其寿命，而且用有机溶剂溶解交联好的硅橡胶需要在后期将有机溶剂挥发掉，增加了生产成本，破环了环境，增加了安全隐患。而本发明采用乳液聚合法制备PDMS材料并进一步在乳液中交联制得硅橡胶，解决了传统制膜过程中矛盾，其一，可以避免了挥发大量有机溶剂，降低了成本的同时也消除了制膜过程对环境造成的破坏；其二，可以尽可能的增加硅橡胶的交联程度而不必担心过度交联无法溶解的问题，故生产的PDMS/PEI分离膜分子量高，耐有机溶胀性好，分离因子高，使用寿命长。
具体实施例方式实施例1A.有机硅乳液的制备用2557. 8g水将277. 2g十二烷基苯磺酸充分溶解，称取3465g D4，加入十二烷基苯磺酸溶液中持续搅拌的混合液。
混合液需经120目滤网过滤，采用均质机对混合液进行均质乳化2-3次，必须保证进入均质机的混合液是均勻的，进入均质机前需不断搅拌。有机硅乳液外观呈乳白带蓝色。乳液置于容器中密封，室温放置2周。检测方法取约50ml试样置于玻璃烧杯中，在自然光线下，从侧、下两个方向目视观察。指标乳白色带蓝色乳液，无机械杂质。采用粘度计测量乳液的粘度并换算成其分子量，经测定，有机硅乳液的分子量为35万(以下实施例中分子量的测定方法同此实施例)。B.有机硅橡胶的制备
权利要求
1.一种PDMS/PEI分离膜，其特征在于该分离膜主要通过如下步骤制备得到A.有机硅乳液的制备将八甲基环四硅氧烷、乳化剂与水混合得混合液，混合液需经 100-170目滤网过滤后经过均质机均质乳化2-3次制得有机硅乳液，密封放置1-8周；B.硅橡胶的制备将步骤A所制备的有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、催化剂乳液及水混合制得硅橡胶，用NaOH水溶液调节PH至10-11，密封放置1_4周进行熟化，熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤备用；C.PDMS/PEI分离膜的制备将步骤B所制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，在 50-120°C下硫化8-24h得到PDMS/PEI分离膜。
2.根据权利要求1所述的PDMS/PEI分离膜，其特征在于该分离膜主要通过如下步骤制备得到A.有机硅乳液的制备(1)将乳化剂溶解于水中得乳化剂溶液，向其中加入八甲基环四硅氧烷D4，持续搅拌，得混合液；混合液中D4的质量分数是10% 70%，乳化剂与D4的质量比为0. 01 0. 1 1 ；(2)混合液经100-170目滤网过滤，采用均质机对上述混合液进行均质乳化2-3次，合格的有机硅乳液外观是乳白带蓝色；(3)合格的有机硅乳液置于容器中密封，室温放置1 8周；B.硅橡胶的制备(1)将交联剂加入反应容器，开搅拌，交联剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为 15% 30% ；(2)将硫化促进剂用水稀释至浓度为丨^ 川^，优选丨^ 5%，加入反应容器中，硫化促进剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. 2%，优选0. 2% 2% ；(3)乳化剂用水加热溶解，放凉后加入反应容器中，乳化剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. ；(4)将检测合格的有机硅乳液加入反应容器中，有机硅乳液占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为20% 60% ；(5)将催化剂乳液加入反应容器中，催化剂乳液占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为 0. 2%，优选 0. 2% 2% ；(6)最后加入NaOH溶液及余量的水，调节pH至10-11，得硅橡胶；(7)将所得硅橡胶密封，室温下放置1-4周熟化；(8)熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤、备用；所述的体系由有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、催化剂、NaOH及水组成；C.PDMS/PEI分离膜的制备将步骤B制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，放入烘箱内50-120°C下硫化8_24h至完全交联，制得PDMS/PEI分离膜；优选将步骤B制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，放入烘箱内80-120°C下硫化10-24h至完全交联，制得PDMS/PEI分离膜。
3.根据权利要求2所述的PDMS/PEI分离膜，其特征在于步骤A中所述的乳化剂为阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂或是复合型乳化剂；所述的阳离子型乳化剂优选十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵，阴离子型乳化剂优选十二烷基苯磺酸、十二烷基硫酸钠、十六烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油酸正丁酯硫酸酯钠，非离子型乳化剂优选Span60、0S-15、TX-10、Tween65, OP-IO,复合型乳化剂优选N-十二烷基甘氨酸、N、N- 二烷基N、N- 二聚氧乙烯基甘氨酸季铵盐。
4.根据权利要求2所述的PDMS/PEI分离膜，其特征在于步骤B中所述的交联剂为带三个或四个基团的硅烷交联剂，优选正硅酸乙酯、硅溶胶；所述的硫化促进剂为有机胺，优选正丁胺、三丁胺、二正己胺、二正丁胺或二乙胺；所述的乳化剂为Span60、0S-15、TX-10、 Tween65、OP-IO ；所述的催化剂乳液为二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡乳液，其制备方法是将氢氧化钠、乳化剂Span60、0S-15、TX-10、Tween65或OP-IO、二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡溶于去离子水中经均质机均质两遍制得，所述的催化剂乳液中氢氧化钠的质量浓度为 1 2%，优选 1. 4%，乳化剂 Span60、0S-15、TX-10、Tween65 或 0P-10 的质量浓度为 5. 5 7. 0 %，优选6. 3 %，乳化剂与制备硅橡胶时所用的乳化剂为同一种乳化剂，二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡的质量浓度为3. 0 4. 2%，优选3. 5%。
5.权利要求1所述的一种PDMS/PEI分离膜的制备方法，其特征在于该方法包含如下步骤A.有机硅乳液的制备将八甲基环四硅氧烷、乳化剂与水混合得混合液，混合液需经 100-170目滤网过滤后经过均质机均质乳化2-3次制得有机硅乳液，密封放置1-8周；B.硅橡胶的制备将步骤A所制备的有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、催化剂乳液及水混合制得硅橡胶，用NaOH水溶液调节PH至10-11，密封放置1_4周进行熟化，熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤备用；C.PDMS/PEI分离膜的制备将步骤B所制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，在 50-120°C下硫化8-24h得到PDMS/PEI分离膜。
6.根据权利要求5所述的PDMS/PEI分离膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下几个步骤A.有机硅乳液的制备(1)将乳化剂溶解于水中得乳化剂溶液，向其中加入八甲基环四硅氧烷D4，持续搅拌，得混合液；混合液中D4的质量分数是10% 70%，乳化剂与D4的质量比为0. 01 0. 1 1 ；(2)混合液经100-170目滤网过滤，采用均质机对上述混合液进行均质乳化2-3次，合格的有机硅乳液外观是乳白带蓝色；(3)合格的有机硅乳液置于容器中密封，室温放置1 8周；B.硅橡胶的制备(1)将交联剂加入反应容器，开搅拌，交联剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为 15% 30% ；(2)将硫化促进剂用水稀释至浓度为 10%，优选 5%，加入反应容器中，硫化促进剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. 2%，优选0. 2% 2% ；(3)乳化剂用水加热溶解，放凉后加入反应容器中，乳化剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0. ；(4)将检测合格的有机硅乳液加入反应容器中，有机硅乳液占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为20% 60% ；(5)将催化剂乳液加入反应容器中，催化剂乳液占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为 0. 2%，优选 0. 2% 2% ；(6)最后加入NaOH溶液及余量的水，调节pH至10-11，得硅橡胶；(7)将所得硅橡胶密封，室温下放置1-4周熟化；(8)熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤、备用；所述的体系由有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、催化剂、NaOH及水组成；C. PDMS/PEI分离膜的制备将步骤B制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，放入烘箱内50-120°C下硫化8_24h至完全交联，制得PDMS/PEI分离膜；优选将步骤B制备的硅橡胶均勻涂覆在PEI基膜上，放入烘箱内80-120°C下硫化10-24h至完全交联，制得PDMS/PEI分离膜。所述的PEI膜是采用4000ml 二甲基乙酰胺作为溶剂溶解950gPEI，并用刮刀在聚酯基膜上进行刮膜，将刮完的膜浸入水中24h取出晾干即为PEI膜。
7.根据权利要求2所述的PDMS/PEI分离膜的制备方法，其特征在于步骤A中所述的乳化剂为阳离子型乳化剂、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂或是复合型乳化剂；所述的阳离子型乳化剂优选十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵，阴离子型乳化剂优选十二烷基苯磺酸、十二烷基硫酸钠、十六烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油酸正丁酯硫酸酯钠，非离子型乳化剂优选Span60、0S-15、TX-10、Tween65、0P-10，复合型乳化剂优选N-十二烷基甘氨酸、N、N- 二烷基N、N- 二聚氧乙烯基甘氨酸季铵盐。
8.根据权利要求2所述的PDMS/PEI分离膜的制备方法，其特征在于步骤B中所述的交联剂为带三个或四个基团的硅烷交联剂，优选正硅酸乙酯、硅溶胶；所述的硫化促进剂为有机胺，优选正丁胺、三丁胺、二正己胺、二正丁胺或二乙胺；所述的乳化剂为Span60、0S-15、 TX-10、Tween65、0P-10 ；所述的催化剂乳液为二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡乳液，其制备方法是将氢氧化钠、乳化剂Span60、0S-15、TX-10、Tween65或OP-IO、二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡溶于去离子水中经均质机均质两遍制得，所述的催化剂乳液中氢氧化钠的质量浓度为1 2%，优选1. 4%，乳化剂Span60、0S-15、TX-10、Tween65或OP-IO的质量浓度为5. 5 7. 0 %，优选6. 3 %，乳化剂与制备硅橡胶时所用的乳化剂为同一种乳化剂，二顺丁烯二酸单辛酯二正辛基锡的质量浓度为3. 0 4. 2%，优选3. 5%。
9.权利要求1所述的PDMS/PEI分离膜在分离有机气体和氮气混合气体中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于所述的有机气体为在常温常压下为气态的有机气体，优选在常温常压下为气态的烷烃类有机气体、烯烃类有机气体、芳香烃类有机气体、炔烃类有机气体，进一步优选 CH4、C2H6, C2H4, C2H3Cl、C2H2, C3H8, C3H6, C4H10, C4H8, C5H10, C5H12、C6H6 λ C6H12、C6H14 Λ C7H16、C8H180
全文摘要
本发明属于膜材料领域，公开了一种PDMS/PEI分离膜及其制备方法和应用。此方法采用乳液聚合法制备有机硅的高聚物乳液，在催化剂及交联剂的作用下进一步交联成硅橡胶，并在基膜上通过高温固化形成PDMS/PEI复合膜。本发明制备的硅氧烷分子量高，所制得的膜表面平整、致密、无缺陷，且与PEI结合紧密。该方法制得的膜无污染无毒。将制备的分离膜用于有机气体分离回收，得到很高的选择性。
文档编号B01D69/12GK102430347SQ20111033956
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者张丽晓, 赵新, 韩穗奇 申请人:南京天膜科技有限公司