[发明专利]一种用溶胶凝胶法制备有机-无机杂化全热交换膜的方法

说明书

本发明公开一种用溶胶凝胶法制备有机‑无机杂化全热交换膜的方法。该方法是将无机物前驱体与有机高聚物在共溶剂中均匀混合后再进行溶胶、凝胶化制得有机‑无机杂化膜。本发明是在高分子体系内，水解缩聚成纳米级颗粒，均匀的分散在高分子溶液体系中。制备过程合成温度低，制备成本低，孔径分布均匀，不仅能够有效地抑制无机纳米粒子的团聚行为，促进其在聚合物基体中的分散性，增加有机‑无机两相的相互作用，提高无机纳米粒子在聚合物基体中的稳定性，而且能够显著的提高分离膜的透湿性、阻气性、抗污染性和抗菌性等诸多性能。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种用溶胶凝胶法制备有机-无机杂化全热交换膜的方法。

技术背景

如今，空调已经进入了千家万户，成为我们生活的必需品。但是由于空调的使用，造成了空间的密闭性，很多人患上了“空调病”，室内空气质量受到越来越多人的关注。另一方面，据调查统计，工业、建筑、交通是能源消耗主要的三个部分，建筑在建造和使用过程中直接消耗的能源接近社会总能耗的1/3，而这其中采暖空调能耗占到约65％。为了解决这些问题，越来越多的人致力于传统空调的革新：既保证室内外空气的流通，又尽可能降低能耗。

目前，全热交换器是解决上述问题的最好方法。作为一种空调辅助装置，它使室内外的空气相互流动，并且通过它的核心部件—全热交换膜，交换新风和排风的能量。这样既流通了空气，又降低了空调的能耗。全热包含显热交换和潜热交换。显热交换是指不改变物质的形态而引起其温度变化的热量交换，主要表现在由于空气干球温度的变化而发生的热量转移；潜热交换，是指不改变物质的温度而引起相态变化(相变)的热量交换，在此表现为潮湿空气中水蒸气浓度变化有关的能量交换。全热交换器是通过全热交换膜作为媒介，有效回收显热和潜热。因此，为了提高全热交换器的能量回收率，增加全热交换膜的热量传递和水蒸气透过率是重要的研究方向。

目前，全热交换器已经进入工业化的生产阶段，但是很多产品采用纸膜作为全热交换膜。这种膜有很多优点，比如成本低，制造工艺简单，容易加工，有较高的能量回收效率等。因此，备受很多企业的亲睐，产业化的发展日益成熟。然而，随着全热交换器的普及，这种膜的缺点，逐渐暴露出来。首先，它是一种全透膜，不能有效隔绝有害气体和病菌，这样会使这些污染物回流至新风，从而不能有效的换气。其次，纸膜在透湿的过程中，容易发生霉变。这不仅会影响使用寿命，还会对室内空气造成二次污染。另外，纸膜也不阻燃，会造成安全隐患。鉴于此，本发明利用环保高分子材料的亲水，阻气，抗压，阻燃等特性，加以纳米无机添加剂的选择系数高，耐高温，耐酸碱，抗菌，催化等性能，制备出各种透湿性能优异，气体阻隔性高,不发霉且阻燃的有机-无机杂化 全热交换膜，从而取代纸膜，更有效降低空调能耗，改善室内空气的质量。

由于纳米无机粒子表面能较高，与表面能较低的有机体亲和性较差，两者在相互混合时不能很好的相容，从而导致界面上将有空隙出现。若有机物是高聚物，空气中的水分就会进入上述的空隙从而引起界面处高聚物的降解、脆化。溶胶凝胶法是一种将无机物前驱体与有机高聚物在共溶剂中均匀混合后再进行溶胶、凝胶化制得有机-无机杂化膜的方法。这种方法的最大特点是在高分子体系内，水解缩聚成纳米级颗粒，均匀的分散在高分子溶液体系中，而且合成温度低，制备成本低，孔径分布均匀，从而最终制得均一稳定的杂化膜，充分利用高分子和无机材料各自的优势，制备高性能的全热交换膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用溶胶凝胶法制备有机-无机杂化全热交换膜的方法。

本发明方法包括如下步骤：

步骤1)：用共溶剂溶解醋酸纤维素，加热温度30～80℃，加热时间1～6个h，静置脱泡，得到透明稳定的铸膜液，醋酸纤维素的固含量在3％-8％之间。

所述的共溶剂包括水，甲醇，乙醇，丙酮，乙酸的一种或多种复合溶剂，醋酸纤维素的酯化度范围在180～300，乙酰基含量为30％～44.8％。