本发明涉及新材料
技术领域：
，具体来说，涉及一种杂化膜的制备方法。
背景技术：
渗透汽化是用于液体混合物分离的一项新型膜技术，利用各组分间渗透压差为驱动力，依靠各组分在膜中溶解和扩散速率差异达到分离目的。该技术的突出优点是低能耗，操作简单，过程无污染。有机聚合物膜具有柔韧性良好、渗透性好、密度低、价格便宜及成膜性好等优点，但是它的耐溶剂、耐腐蚀和耐热性都较差，对一些体系不能提供足够的选择性和渗透通量。而无机膜强度高、耐腐蚀、耐溶剂和耐高温，但无机材料脆，不易加工，成膜性差，目前价格还比较昂贵。为了集中有机膜和无机膜各自的优点，人们设计了有机-无机杂化膜。这种膜具有良好的物理化学稳定性和分离性能，且成膜性好，已成为高分子和材料科学、膜材料制备等领域的研究热点。根据有机、无机组分间的相互作用类型，有机-无机杂化材料可分为两大类：一类是有机、无机组分间以弱相互作用—次价键(范德华力、氢键或弱静电作用)结合的杂化材料，形成具有包埋相的复合材料。另一类是有机、无机组分间以强相互作用—化学键(如共价键、离子-共价键和配位键)结合的杂化材料。这类杂化膜中有机、无机组分间通过强的化学键紧密结合形成相容性好的杂化材料，改善了单一材料的性能。但是，现有的杂化膜分离选择性偏低，影响杂化膜的实用性能。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的是提供一种杂化膜的制备方法，以解决现有杂化膜分离选择性偏低而存在的技术问题。本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：一种杂化膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将正硅酸乙酯、纤维素醚、交联剂、过氧化新葵酸异丙苯酯和去离子水安一定配比配制成改性溶液，待用；（2）将改性溶液的温度升高至40~80℃，将载体膜放到改性溶液中搅拌处理30~60min后取出清洗干净，待用，所述载体膜材质为聚酰胺；（3）将二氧化硅负载在步骤（2）处理后的载体膜上；（4）将连续相的载体膜溶液涂布在负载了二氧化硅的载体膜上，然后干燥，除去溶剂，再脱膜，得到杂化膜。所述正硅酸乙酯、纤维素醚、交联剂、过氧化新葵酸异丙苯酯以及去离子水的重量比为（100~200）：（30~80）：（1~2）：（300~400）：1000。所述负载的方法为浸涂法。所述负载的方法为：将二氧化硅分散于乙醇中，制成0.8~4wt%的分散体系，在超声频率为20~100khz的条件下超声分散处理1~2h；用该分散体系浸泡载体膜，在温度为60~80℃、超声频率为10~18khz的条件下浸润30~50min后，取出干燥，如此反复1~5次后，即将二氧化硅负载在载体膜表面。所述连续相的载体膜溶液为正己烷，正己烷的浓度为15~30wt%。所述干燥处理的温度为60~80℃，时间为20~40min。所述脱膜的步骤为：将带有载体膜和二氧化硅的载体膜在150~250℃进行热处理25~40min，即可脱膜。所述杂化膜的厚度为30~80μm。所述载体膜的形式为板框式、卷式、管式或中空纤维式。所述二氧化硅颗粒的大小为20~60μm。所述交联剂为β-羟烷基酰胺。本发明的有益效果在于：本发明通过将载体膜进行改性，增加载体膜功能层的交联程度，在载体膜层上再交联一层改性“治愈”薄层，明显改善功能层的表面致密性，使得载体膜表面更加的平整和密实，可以有效抑制有机-无机杂化膜的相分离，有助于形成均相杂化膜体系，提高杂化膜的分离系数。具体实施方式为了方便本领域的技术人员理解，下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。实施例仅仅是对该发明的举例说明，不是对本发明的限定，实施例中未作具体说明的步骤均是已有技术，在此不做详细描述。实施例一一种杂化膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将正硅酸乙酯、纤维素醚、交联剂、过氧化新葵酸异丙苯酯以及去离子水以100：30：1：300：1000的重量比混合均匀配制成改性溶液，待用；（2）将改性溶液的温度升高至40℃后，将载体膜放到改性溶液中搅拌处理30min，然后将载体膜取出用清水清洗干净并沥干，待用，所述载体膜材质为聚酰胺；（3）将二氧化硅分散于乙醇中，制成浓度为0.8wt%的分散体系，将该分散体系在超声频率为20khz的条件下超声分散处理1h；用该分散体系浸泡载体膜，在温度为60℃、超声频率为10khz的条件下浸润30min后，取出载体膜并将载体膜在60℃的温度下干燥处理20min，如此反复1次后，即将二氧化硅负载在载体膜表面；（4）将连续相的载体膜溶液涂布在负载了二氧化硅的载体膜上，然后载体膜在60℃的温度下干燥处理20min，旋转蒸发除去溶剂，将带有载体膜和二氧化硅的载体膜在150℃进行热处理25min，即可脱膜，得到杂化膜。所述连续相的载体膜溶液为正己烷，正己烷的浓度为15wt%。所述杂化膜的厚度为30μm。所述载体膜的形式为板框式、卷式、管式或中空纤维式。所述二氧化硅颗粒的大小为20μm。所述交联剂为β-羟烷基酰胺。实施例二一种杂化膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将正硅酸乙酯、纤维素醚、交联剂、过氧化新葵酸异丙苯酯以及去离子水以200：80：2：400：1000的重量比混合均匀配制成改性溶液，待用；（2）将改性溶液的温度升高至80℃后，将载体膜放到改性溶液中搅拌处理60min，然后将载体膜取出用清水清洗干净并沥干，待用，所述载体膜材质为聚酰胺；（3）将二氧化硅分散于乙醇中，制成浓度为4wt%的分散体系，将该分散体系在超声频率为100khz的条件下超声分散处理1~2h；用该分散体系浸泡载体膜，在温度为80℃、超声频率为18khz的条件下浸润50min后，取出载体膜并将载体膜在80℃的温度下干燥处理40min，如此反复5次后，即将二氧化硅负载在载体膜表面；（4）将连续相的载体膜溶液涂布在负载了二氧化硅的载体膜上，然后载体膜在80℃的温度下干燥处理40min，旋转蒸发除去溶剂，将带有载体膜和二氧化硅的载体膜在250℃进行热处理40min，即可脱膜，得到杂化膜。所述连续相的载体膜溶液为正己烷，正己烷的浓度为30wt%。所述杂化膜的厚度为80μm。所述载体膜的形式为板框式、卷式、管式或中空纤维式。所述二氧化硅颗粒的大小为60μm。所述交联剂为β-羟烷基酰胺。实施例三一种杂化膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将正硅酸乙酯、纤维素醚、交联剂、过氧化新葵酸异丙苯酯以及去离子水以150：50：1.5：350：1000的重量比混合均匀配制成改性溶液，待用；（2）将改性溶液的温度升高至60℃后，将载体膜放到改性溶液中搅拌处理45min，然后将载体膜取出用清水清洗干净并沥干，待用，所述载体膜材质为聚酰胺；（3）将二氧化硅分散于乙醇中，制成浓度为4wt%的分散体系，将该分散体系在超声频率为100khz的条件下超声分散处理1.5h；用该分散体系浸泡载体膜，在温度为80℃、超声频率为18khz的条件下浸润40min后，取出载体膜并将载体膜在70℃的温度下干燥处理30min，如此反复3次后，即将二氧化硅负载在载体膜表面；（4）将连续相的载体膜溶液涂布在负载了二氧化硅的载体膜上，然后载体膜在70℃的温度下干燥处理30min，旋转蒸发除去溶剂，将带有载体膜和二氧化硅的载体膜在200℃进行热处理30min，即可脱膜，得到杂化膜。所述连续相的载体膜溶液为正己烷，正己烷的浓度为22wt%。所述杂化膜的厚度为60μm。所述载体膜的形式为板框式、卷式、管式或中空纤维式。所述二氧化硅颗粒的大小为55μm。所述交联剂为β-羟烷基酰胺。试验例甲醇-碳酸二甲酯的渗透蒸发分离试验：甲醇（meoh）/碳酸二甲酯（dmc）混合物渗透汽化分离测试：操作温度为40~70℃，操作压力为常压，进料液即meoh/dmc共混物的配比为90/10wt%，渗透测用真空泵抽真空，真空的绝对压力小于1000pa，用液氮冷阱收集产物。色谱分析进料液及渗透液组成。膜的分离性能由分离因子α及渗透通量j两个参数评估：分离系数α=(ya/yb)/(xa/xb)，其中a表示优先透过组分，b表示随后透过组分，y为在渗透液中组分的质量分数，x为料液中组分的质量分数；渗透通量j＝m/(a*t)，其中，m为渗透过膜的渗透液质量，单位g；a为膜面积，单位为m2；t为操作时间，单位为h；j为渗透通量，单位为g/(m2·h)。表1甲醇-碳酸二甲酯的渗透蒸发分离试验结果试验分组渗透通量g/（m2·h）分离系数实施例一0.1131.8实施例二0.1132.0实施例三0.0932.9当前第1页12