一種基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法，其步驟為：將端氨丙基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯二醇與甲苯-2,4-二異氰酸酯混合溶于二甲苯溶劑中，并加入催化劑二月桂酸二丁基錫合成預(yù)聚體；然后將二苯基甲烷二胺加入到預(yù)聚體中，得到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯鑄膜液；再將基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯鑄膜液進行真空脫泡后在聚四氟乙烯板上流延成膜，常溫下自然晾干后，置于真空干燥，即得到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜。本發(fā)明工藝簡單，生產(chǎn)成本低，對低濃度的丙酮/丁醇/水混合溶液具有較好的分離效果。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于滲透汽化優(yōu)先透過有機物的基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷 聚氨酯膜的制備方法，屬于滲透汽化膜分離領(lǐng)域。 一種基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 受能源危機影響，石油價格上漲，作為新型生物能源的丁醇越來越受到重視。生物 發(fā)酵法制備丁醇（ABE發(fā)酵）的產(chǎn)物中主要含丙酮、丁醇和乙醇，受產(chǎn)物丁醇的抑制作用，發(fā) 酵液中總?cè)軇舛戎荒苓_到約ZOgr1，生產(chǎn)能力較低。為了解決上述問題，科學(xué)家嘗試將一 些分離方法，滲透汽化（PV)、吸附、液液萃取、氣提和反滲透等，（Ezeji，T.C.，N. Qureshi， and Η. Ρ. Blaschek， Butanol fermentation research: Upstream and downstream manipulations. Tfeco/Y/· 2004. 4(5): 305-314)直接與發(fā)酵過程戰(zhàn)合以實現(xiàn) 丁醇的原位分離，減輕丁醇對微生物的抑制作用，提高發(fā)酵強度和原料利用率。
[0003] 眾多分離方法中，滲透汽化（pervaporation，PV)能夠以低的能耗實現(xiàn)蒸饋、萃取、 吸附等傳統(tǒng)方法難于完成的分離任務(wù)，特別適于分離近沸點、恒沸點混合物及同分異構(gòu)體 的分離，對有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除及廢水中少量有機污染物的分離具有明顯 的技術(shù)上和經(jīng)濟上的優(yōu)勢。
[0004] 目前應(yīng)用于ABE發(fā)酵過程分離研究的滲透汽化膜主要有高分子聚合膜，無機膜 以及液體膜。無機膜材料價格昂貴，且易收到微生物污染，液體膜穩(wěn)定性較差等，相對而 言，高分子聚合膜研究較多。主要應(yīng)用于優(yōu)先透醇的滲透汽化分離膜材料有有機硅聚合 物（PDMS、PTMSP)，如含氟類聚合物（PTFE、PVDF)和其他聚合物（PDMS/PVDF、PEBA)等， 如Srinivasan用硅脂改性的PVDF膜對7. 5wt%的丁醇溶液進行滲透汽化分離，50°C條 件下，總通量為 3.42 kgnTl·1，分離因子為 4.88 (Srinivasan, K·，K. Palanivelu, and A. N. Gopalakrishnan, Recovery of 1-butanol from a model pharmaceutical aqueous waste by pervaporation. Chemical Engineering Science. 2007. 62(11): 2905-2914)。Liu用PEBA制得厚度ΙΟΟμπι的聚合膜對二元體系（丙酮一水、丁醇一水、 乙醇一水）的分尚效果為：分尚因子17丙酮=4. 2、〇 丁醇=8. 2和〇 己醇=2. 4,對應(yīng)的總 滲透通量分別為 27. 4 gm l1 和 37.28111?1 (Liu, FF; Liu, L; Feng, XS. Separation of acetone - butanol - ethanol (ABE) from dilute aqueous solution by pervaporation[J]· 2005，42(3): 273-282)。有機娃聚合物雖分 離效果較好，但自身成膜性、機械性能差，含氟類聚合物雖然因含氟原子而具有良好的憎水 性，但選擇性不好，且成本過高，復(fù)合膜制備工藝相對復(fù)雜。本發(fā)明采用的聚氨酯（PU)是一 種重要的高分子材料，具有優(yōu)良的機械強度，經(jīng)過簡單的改性即可提高其對有機物的選擇 性，成本低，工業(yè)化應(yīng)用價值高，前景廣闊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對上述關(guān)鍵技術(shù)問題，提供一種優(yōu)先通過丙酮/ 丁醇的基于 端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：該基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷 聚氨酯膜的制備方法包括以下步驟： A. 在裝有氮氣保護、機械攪拌和冷凝回流的反應(yīng)器中加入二甲苯作為溶劑，將端氨丙 基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯二醇與甲苯-2, 4-二異氰酸酯混合成混合體，后溶于二甲 苯溶劑中，并加入催化劑二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，75?80°C下反應(yīng)2?3h后冷卻至 室溫，合成預(yù)聚體；所述的端氨丙基聚二甲基硅氧烷平均分子量為2200?2700 ;所述的聚 氧化丙烯二醇與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比為〇. 5?1:1 ;所述的甲苯-2, 4-二異氰 酸酯與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比為4?10:1 ;所述的混合體與二甲苯溶劑的質(zhì)量比 為1:0. 5?4 ;所述的二月桂酸二丁基錫與端氨丙基聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為0. 0005? 0. 001:1 ； B. 按照端氨丙基聚二甲基硅氧烷與二苯基甲烷二胺摩爾比1:1?2. 5稱取二苯基甲烷 二胺，并逐滴加入到預(yù)聚體中，升溫至50?55°C反應(yīng)lh，即得基于端氨丙基聚二甲基硅氧 烷聚氨酯鑄膜液； C. 將基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯鑄膜液進行真空脫泡，后將該鑄膜液在聚四 氟乙烯板上流延成膜，常溫下自然晾干后，置于50?90°C真空烘箱中真空干燥8?12h，得 到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的聚氨酯膜以適量的端氨丙基聚二甲基硅氧烷為軟 段，對聚氨酯本身的力學(xué)性能影響較小，保證了膜的機械性能強，同時，有機硅良好的疏水 性、耐高低溫性，保證了膜對有機物選擇性，不受發(fā)酵料液污染。本發(fā)明制備工藝簡單、操作 方便，原料成分低廉，應(yīng)用前景廣闊。

【具體實施方式】
[0008] 以下結(jié)合具體實例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。
[0009] 實施例1 : A. 在裝有氮氣保護、機械攪拌和冷凝回流的反應(yīng)器中加入二甲苯作為溶劑，將端氨丙 基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯二醇與甲苯-2, 4-二異氰酸酯混合成混合體，后溶于二甲 苯溶劑中，并加入催化劑二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，75°C下反應(yīng)3h后冷卻至室溫，合成 預(yù)聚體；其中端氨丙基聚二甲基硅氧烷平均分子量為2500 ;聚氧化丙烯二醇與端氨丙基聚 二甲基硅氧烷摩爾比為0. 5:1 ;甲苯-2, 4-二異氰酸酯與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比 為4:1 ;混合體與二甲苯溶劑的質(zhì)量比為1:0. 5;二月桂酸二丁基錫與端氨丙基聚二甲基硅 氧烷的質(zhì)量比為0.0005:1 ; B. 按照端氨丙基聚二甲基硅氧烷與二苯基甲烷二胺摩爾比1:1稱取二苯基甲烷二胺， 并逐滴加入到預(yù)聚體中，升溫至50°C反應(yīng)lh，得聚氨酯鑄膜液； C. 將聚氨酯鑄膜液真空脫泡后將該鑄膜液在聚四氟乙烯板上流延成膜，常溫下自然晾 干后，置于50°C真空烘箱中真空干燥12h，得到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜。 [0010] 將本實施例所得的改性聚氨酯膜對丙酮/水、丁醇/水混合溶液進行滲透汽化分 離實驗，性能如表1所示： 表1

【權(quán)利要求】
1. 一種基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜的制備方法，其特征在于該方法包括以 下步驟： A. 在裝有氮氣保護、機械攪拌和冷凝回流的反應(yīng)器中加入二甲苯作為溶劑，將端氨丙 基聚二甲基硅氧烷、聚氧化丙烯二醇與甲苯-2, 4-二異氰酸酯混合成混合體，后溶于二甲 苯溶劑中，并加入催化劑二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，75?80°C下反應(yīng)2?3h后冷卻至 室溫，合成預(yù)聚體；所述的端氨丙基聚二甲基硅氧烷平均分子量為2200?2700 ;所述的聚 氧化丙烯二醇與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比為〇. 5?1:1 ;所述的甲苯-2, 4-二異氰 酸酯與端氨丙基聚二甲基硅氧烷摩爾比為4?10:1 ;所述的混合體與二甲苯溶劑的質(zhì)量比 為1:0. 5?4 ;所述的二月桂酸二丁基錫與端氨丙基聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為0. 0005? 0. 001:1 ； B. 按照端氨丙基聚二甲基硅氧烷與二苯基甲烷二胺摩爾比1:1?2. 5稱取二苯基甲烷 二胺，并逐滴加入到預(yù)聚體中，升溫至50?55°C反應(yīng)lh，即得基于端氨丙基聚二甲基硅氧 烷聚氨酯鑄膜液； C. 將基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯鑄膜液進行真空脫泡，后將該鑄膜液在聚四 氟乙烯板上流延成膜，常溫下自然晾干后，置于50?90°C真空烘箱中真空干燥8?12h，得 到基于端氨丙基聚二甲基硅氧烷聚氨酯膜。
【文檔編號】B01D67/00GK104084062SQ201410358954
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月27日
【發(fā)明者】陳雄 申請人:陳雄