[发明专利]超支化聚乙烯亚胺、水相、复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供了超支化聚乙烯亚胺复合纳滤膜及其制备方法。将聚乙烯亚胺溶于有机溶剂中配置成有机溶液，有机溶液中再加碱反应；然后加入质量为聚乙烯亚胺2‑1000倍的缩水甘油继续反应，继续反应后得到超支化聚乙烯亚胺。通过超支化聚合获得改性聚乙烯亚胺，其具有超支化亲水结构，且能与聚酰胺酰亚胺发生界面聚合形成综合性能良好的复合纳滤膜。该膜具有的大量超支化亲水结构一方面使得该膜具有更好的亲水性，可以在提高其水通量的同时具有较好的脱盐率；另一方面也具有更好的抗污染能力。

技术领域

本发明涉及净水领域，尤其涉及超支化聚乙烯亚胺、水相、复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

膜处理技术在海水淡化、污水排放治理和特种水质分离等领域都发挥着重要作用，而随着近几年我国高速发展，膜处理技术面临着处理对象更复杂化、分离目标更多元化、过程节能化的需求。因为纳滤膜受孔径效应和电荷效应协同控制而具有选择性分离功能，并且纳滤膜的材料具有高度可设计化，从而满足更复杂化、多元化的流体处理需求；同时纳滤膜在较低(0.2-1.0MPa)工作压力下就具有较高的通量，达到了过程节能化的需求，所以纳滤膜在海水淡化、循环再利用及特种分离等多领域受到了广泛的关注。

当前主流的纳滤膜是通过界面聚合法，在平板超滤膜表面复合一层选择性分离层(多为聚酰胺材料)，再将膜片卷制成膜元件，这种方法制得的膜称为卷式纳滤膜；与卷式膜相比较，中空纤维膜的填充膜面积更大，产水效率有显著提高，并且中空纤维的结构使得膜对压力有更好的耐冲击性，抗污染能力更佳，所以中空纤维纳滤膜在膜处理法中具有巨大的应用潜力。

常见的纳滤膜的原料为聚电解质，自组装过程的驱动力为正负电荷间的静电作用力，因而纳滤膜的选择层结构往往不稳定；并且基膜与分离层的材料相容性较差，两者在界面处缺乏有效相互作用，使得分离层在纳滤膜长期运行或极端水质条件下容易与基膜发生分离，所以进一步研究和开发结构稳定的纳滤膜、提高纳滤膜的综合性能，对于纳滤膜的发展应用及其重要。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种超支化聚乙烯亚胺，将聚乙烯亚胺溶于有机溶剂中配置成有机溶液，所述有机溶液中再加碱反应；然后加入质量为聚乙烯亚胺2-1000倍的缩水甘油继续反应，得到超支化聚乙烯亚胺。反应方程式如下，

作为一种实施方式，所述碱为强碱，包括但不仅限于氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种。在聚乙烯亚胺的有机溶液加入强碱发生反应，获得聚乙烯亚胺大分子引发剂，然后和缩水甘油发生开环反应，从而获得超支化聚乙烯亚胺单体。上述聚乙烯亚胺和强碱发生反应的反应时间为1-20h，或者反应时间为8-12h；反应温度为0-100℃，或者反应温度为30-90℃，或者反应温度为70-90℃。

作为一种实施方式，所述有机溶液中聚乙烯亚胺的质量分数为0.01％-5.00％；或者0.50％-2.00％。

作为一种实施方式，所述缩水甘油的质量为聚乙烯亚胺质量的100-400倍。

作为一种实施方式，所述继续反应的温度为80-200℃。所述继续反应的时间为1-20h，或者所述继续反应时间为8-12h。

作为一种实施方式，继续反应后，用终止剂终止，过滤得到超支化聚乙烯亚胺；所述终止剂为甲醇、乙醇及石油醚中的一种或多种。

作为一种实施方式，所述有机溶剂为乙酸戊酯、乙酸乙酯、环己烷中的一种或多种。

本发明的第二个目的是提供一种超支化聚乙烯亚胺水相，将上述的超支化聚乙烯亚胺溶纯水中获得质量分数为0.20％-2.0％的超支化聚乙烯亚胺水相。

本发明的第三个目的是提供一种复合纳滤膜制备方法，包括以下步骤：步骤一、将基膜放入上述的超支化聚乙烯亚胺水溶液中一次浸泡得到表面附着有超支化聚乙烯亚胺水相的基膜；步骤二、将步骤一中表面附着有超支化聚乙烯亚胺水相的基膜放入聚酰胺酰亚胺油相中二次浸泡，反应获得复合纳滤膜。