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专利号: 202010690176X
申请人: 天津工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2023-09-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种COFs@HPAN纳滤复合膜的制备方法,其特征在于该方法包括如下步骤:

1)将COFs与可熔融PAN基共聚物混炼后获得COFs‑PAN母粒;COFs的质量是COFs与可熔融PAN基共聚物的质量之和的3‑95%;

2)以步骤1)得到的COFs‑PAN母粒为原料,经热致相分离法成膜,得到COFs‑PAN共混膜;

3)将步骤2)得到的COFs‑PAN共混膜依次进行一级交联、二级交联和三级交联后,得到COFs@HPAN纳滤复合膜;

所述一级交联为水解,水解工艺是:将步骤2)得到的COFs‑PAN共混膜在质量分数为1~

25wt%的碱溶液中水解0.5~8h,取出后除去膜表面的碱溶液,再进行干燥处理;

所述二级交联为辐照,辐照工艺是:将一级交联得到的膜在环境气体中进行强光辐照;

辐照光源为紫外光、γ射线或电子束;辐照的时间为1~24h;环境气体为氮气、氧气、氩气、氧气/氮气混合气体或氧气/氩气混合气体;混合气体中氧气体积占总气体体积的10~

50%;

所述三级交联为预氧化反应,预氧化反应是:将二级交联得到的膜置于管式炉中,升温至250~350℃的环境氛围中预氧化处理0.5~12h后降至室温,得到COFs@HPAN纳滤复合膜;

环境氛围为氮气、氧气或氩气中的一种;升温速率为0.5~10℃/min;降温速率为5~30℃/min。

2.根据权利要求1所述的COFs@HPAN纳滤复合膜的制备方法,其特征在于步骤1)中,COFs与可熔融PAN基共聚物在转速500~1500rpm、温度200~230℃的双转子高速混炼机中高速混炼5~60min后获得COFs‑PAN母粒。

3.根据权利要求1所述的COFs@HPAN纳滤复合膜的制备方法,其特征在于步骤1)中,所述COFs为COF‑1、COF‑5、COF‑8、COF‑10、COF‑DhaTab、COF‑TpPa‑1、COF‑TpPa‑2、COF‑TpBD、COF‑TpBD‑Me2、COF‑TpBD‑(OMe)2、COF‑TpTGcl、COF‑SDU1、COF‑SDU2或COF‑LZU10。

4.根据权利要求1所述的COFs@HPAN纳滤复合膜的制备方法,其特征在于COFs的质量是COFs与可熔融PAN基共聚物的质量之和的60‑95%。

5.根据权利要求1或4所述的COFs@HPAN纳滤复合膜的制备方法,其特征在于COFs的质量是COFs与可熔融PAN基共聚物的质量之和的87‑95%。

6.根据权利要求1所述的COFs@HPAN纳滤复合膜的制备方法,其特征在于步骤2)中的成膜工艺是:

①将步骤1)得到的COFs‑PAN母粒和复合稀释剂在130~170℃、惰性气体保护下充分混合至均一溶液,脱泡后得到COFs‑PAN铸膜液;

COFs‑PAN母粒占COFs‑PAN母粒与复合稀释剂的质量之和的15~35%;

所述复合稀释剂由主稀释剂和副稀释剂构成,主稀释剂占复合稀释剂质量的40~

90%;主稀释剂为碳酸乙烯酯、己内酰胺、二苯砜、二苯甲酮、碳酸二苯酯、二甲亚砜、环己基吡咯烷酮或二苯乙醇酮中的至少一种;副稀释剂为丙三醇、三乙酸甘油酯、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、癸二酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯或乙酰胺中的至少一种;

②制备平板膜:将COFs‑PAN铸膜液倒入已预热至90~150℃的模具中压延成型,再经冷却固化,然后在萃取剂中脱除复合稀释剂后,得到COFs‑PAN共混平板膜;

制备中空纤维膜:将COFs‑PAN铸膜液倒入柱塞式纺丝机、单螺杆或双螺杆中,在90~

230℃的温度、中心管通惰性气体或者芯液的条件下挤出,再经冷却固化,然后在萃取剂中脱除复合稀释剂后,得到COFs‑PAN共混中空纤维膜;

所述冷却固化的工艺条件为20~50℃的空气浴或水浴中固化6~24h;

所述萃取剂为水溶液或水与乙醇的混合溶液。

7.根据权利要求1所述的COFs@HPAN纳滤复合膜的制备方法,其特征在于步骤3)中,所述碱溶液为KOH、NaOH或NaHCO3溶液;所述干燥处理的工艺条件为40~80℃的真空烘箱中干燥12~36h。

8.根据权利要求1所述的COFs@HPAN纳滤复合膜的制备方法,其特征在于步骤3)中,使用紫外光辐照时,辐照源为汞弧灯,在80~120℃下,辐照1~24h;使用γ射线辐照时,辐照

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源为 Co,辐射剂量为5~560kGy;使用电子束辐照时,通过电子加速器进行辐照,辐照能量为0.5~3MeV,辐照剂量为20~400kGy。