[发明专利]一种具有电化学响应的聚苯胺/聚芳醚酮复合膜、制备方法及其应用

说明书

一种具有电化学响应的聚苯胺/聚芳醚酮复合膜、制备方法及其应用，属于高分子膜表面修饰及制备技术领域。本发明采用一体化制备了PANI/PAEK多孔膜，PANI的原位生长实现了对PAEK表面微纳结构的调控。本发明制备过程简单、高效，实现了膜表面PANI微纳结构的调控。本发明充分利用无机粒子的氧化性和表面聚集，实现了PANI在其表面富集以及均匀生长。同时表面PANI实现了对底层PAEK的均匀覆盖在调控表面微纳结构的同时增加了膜的亲水性。本发明所述方法充分综合了PANI导电的特性以及表面富集的特点，在膜分离、油水分离、光催化分离、通电分离材料、pH响应以及通电响应等领域有着潜在的发展空间和应用。

技术领域

本发明属于高分子膜表面修饰及制备技术领域，具体涉及一种具有电化学响应的聚苯胺/聚芳醚酮复合膜、制备方法及其应用。

背景技术

膜分离技术是一种高效、节能的分离方法，在水处理、食品、医药、环保、化工、冶金等领域有着广泛的应用。随着工业的发展，分离膜需要具备亲水、耐溶剂以及制备简单等优点。聚芳醚酮(PAEK)材料作为一种典型特种工程塑料，具有优异的热稳定性、良好的机械性质。同时，因其具备良好的耐溶剂特性，被广泛应用在膜分离领域。但PAEK材料因其难以溶液加工，限制了其在分离膜领域的特性，同样因其表面的疏水性以及官能团活性低等问题难以实现其他材料的表面附着。

聚苯胺(PANI)作为一种含有丰富N元素的亲水聚合物，在膜分离领域有着显著的应用，同时对于减少膜污染有着显著的影响效果。聚苯胺独特的掺杂和脱掺杂性质为分离膜选择透过性能的提高提供了新的契机。不同的掺杂程度可以改变聚苯胺膜的孔结构，进而改变分离性能。前人通常采用物理共混或添加苯胺单体聚合等方式制备PANI基分离膜。但PANI刚性较强易团聚，无法在其他材料表面进行修饰。目前报道的大部分创新性分离膜改性研究会增加分离膜的制备步骤，提高生产成本。

本发明以聚芳醚胺膜为模板，提出一种简单高效一步法的方式制备了聚苯胺/聚芳醚酮(PANI/PAEK)膜。采用后处理的方式，实现了本发明突破物理共混和化学添加后修饰的方式，采用全新的利用PANI原位生长的方式对膜表面的微观形貌进行调控。本发明制备的PANI/PAEK膜在膜分离领域、通电分离、pH响应以及通电响应等方面有着显著的应用前景。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有的技术的不足，提供一种具有电化学响应的聚苯胺/聚芳醚酮复合膜、制备方法及其应用。

本发明所述的一种具有电化学响应的聚苯胺/聚芳醚酮复合膜的制备方法，其具体步骤如下：

1)一种具有电化学响应的聚苯胺/聚芳醚酮复合膜制备方法，采用一步法由聚芳醚胺(PAEKt)膜转变为PANI/PAEK膜，所用的专用聚芳醚胺树脂的结构如下式所示，

n为正整数表示聚合度，其中，a、b、X、Y为正整数，Y≥1；

将聚芳醚胺(PAEKt)、成孔剂和无机纳米粒子加入到有机溶液中，搅拌至完全溶解，制备得到PAEKt铸膜液；PAEKt铸膜液中，PAEKt树脂的质量分数为10％～25％；成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙酮中的一种或多种，质量分数为1％～15％；无机纳米粒子为氧化石墨烯、金属有机框架材料(MOF)、TiO₂、共价有机框架材料(COF)中的一种或多种，质量分数为0～4％；有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、三氯甲烷、四氢呋喃中的一种或多种；