專利名稱：環保型硅橡膠復合膜的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用硅橡膠水乳液制備硅橡膠復合膜的方法，屬于復合薄膜制備 技術領域，應用的領域主要是制備含有高濃度氧的富氧空氣、富氮空氣、氫氣回收、有機蒸 氣回收、天然氣凈化等氣體分離膜，以及制備用于醇水分離、有機物與有機物的滲透汽化膜寸。
背景技術：
用于滲透汽化和富氧、天然氣脫水、有機蒸汽分離、汽油脫硫等的分離膜通常是硅 橡膠復合膜，即在各種基膜，如聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯等膜上 涂敷一層硅橡膠溶液，經溶劑揮發并在室溫或高溫交聯后制得的。這種硅橡膠溶液是硅橡 膠溶解于各種有機溶劑(汽油、正戊烷、正己烷、環己烷、正庚烷、苯、甲苯、酯類和醇類等) 后形成的，涂敷在基膜上后溶劑將全部揮發，在此復合膜涂敷和溶劑揮發階段產生大量的 有機廢氣，嚴重影響操作人員的身體健康，并對生產設備產生腐蝕。
發明內容
本發明借鑒了紙張隔離劑的制作方法，對硅橡膠復合膜的制作工藝進行改進，采 用硅橡膠的水乳液涂敷基膜，即生產過程中不用有機溶劑，這樣既提高了操作環境的空氣 質量，也節約了膜的制作成本。按照本發明提供的技術方案，制備硅橡膠復合膜的步驟包括三步制備硅橡膠水 乳液；在高分子基膜上涂覆一層硅橡膠水乳液；在10 120°C下固化成膜，得到成品硅橡膠復合膜。本發明中所使用的硅橡膠包括羥基硅橡膠和乙烯基硅橡膠，兩類硅橡膠可以是生 膠，也可以是直接由硅單體合成的水乳液。制備硅橡膠水乳液直接由硅單體合成的水乳液時，將八甲基環四硅氧烷(D4)、 乳化劑、水和催化劑混合，高速攪拌使其充分乳化；之后升溫至60 90°C，進行開環聚合反 應2 8h ；再降溫到50°C 室溫左右，調節體系pH值至7 8，得到羥基或乙烯基硅氧烷的 乳化液，將羥基或乙烯基硅氧烷的乳化液稀釋后加入交聯劑和金屬催化劑，得到可直接涂 敷的有機硅乳液。上述的乳化劑為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑，催化劑為甲氧 基硅烷、乙氧基硅烷或乙烯基硅氧烷。八甲基環四硅氧烷(D4)占八甲基環四硅氧烷(D4)、 乳化劑、水和催化劑混合液質量的10% 40%。或者采用生膠，則需要先將膠在水中乳化制成水乳液。由生膠制作硅的水乳液時， 先將硅橡膠(羥基硅橡膠或乙烯基硅橡膠)與交聯劑和非離子表面活性劑、水混合攪拌，最 后加入金屬催化劑制成可直接涂敷的有機硅乳液。金屬催化劑為氯鉬酸催化劑、氯鉬酸復合催化劑、二月桂酸有機錫、辛酸亞錫中的 一種或幾種。在用羥基硅橡膠乳液時，用甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯中的一種或幾種作為交聯劑，其中含羥基硅橡膠的羥基與交聯劑的摩爾比為1 0.3 1.5;再加入有機錫催化 劑，其中Ig羥基硅橡膠中加入的有機錫催化劑量為0. 01 1. OmL。在用乙烯基硅橡膠乳液時，用含硅氫基團的聚硅氧烷作為交聯劑，其中乙烯基硅 橡膠的乙烯基與含硅氫基團的聚硅烷的硅氫基的摩爾比為1 0.6 1.6;再加入氯鉬酸 絡合物作為催化劑，其中Ig乙烯基硅橡膠溶液中加入的氯鉬酸催化劑量為0. 01 1. OmL0高分子基膜包括無紡布及涂覆在無紡布上的高分子多孔膜，高分子多孔膜為 PS (聚砜)、PES (聚醚砜)、PAN (聚丙烯睛)、PE (聚乙烯)、PVC (聚氯乙烯)或PVDF (聚偏 氟乙烯)。本發明采用硅橡膠的水乳液涂敷基膜，即生產過程中不用有機溶劑，這樣既提高 了操作環境的空氣質量，也節約了膜的制作成本。
具體實施例方式實施例1 將質量百分比為35%的八甲基環四硅氧烷(D4)、甲基三甲氧基硅烷、乳 化劑(十二烷基苯磺酸)和水混合，高速攪拌0. 5 lh，使其充分乳化；之后升溫至60 90°C，進行開環聚合反應2 池；再降溫到室溫，調節體系pH值至7 8，得到羥基聚二甲 基硅氧烷的乳化液；將此羥基聚二甲基硅氧烷水乳液稀釋至固體質量分數為10%后與乳 液質量2%甲基三甲氧基硅烷交聯劑混勻，加入乳液質量二月桂酸丁基錫催化劑后涂 敷在聚丙烯腈膜表面。室溫固化1天后得到硅橡膠復合膜。在0.072MI^的操作壓力下，測 得該復合膜的富氧空氣中氧氣濃度為四％，富氧氣通量為1. Om3/(m2 · h)。實施例2 將350g羥基聚硅氧烷和70g正硅酸乙酯混合均勻，加入IOg聚氧乙烯 基月桂醇醚混合物，攪拌混合，再于攪拌下分批加入570g水，得有羥基聚硅氧烷乳液；然后 將100質量份有機硅乳液用300質量份水稀釋，加入5質量份有機錫催化劑，室溫攪拌lh， 后涂敷在聚砜膜表面。室溫固化1天后得到硅橡膠復合膜。在0.072MI^的操作壓力下，測 得該復合膜的富氧空氣中氧氣濃度為29. 2%，富氧氣通量為0. 9m3/(m2 · h)。實施例3 將質量百分數10%的八甲基環四硅氧烷(D4)、乙烯基硅氧烷、乳化劑 (十二烷基苯磺酸)和水混合，高速攪拌0. 5 lh，使其充分乳化；之后升溫至70 90°C， 進行開環聚合反應2 汕；再降溫到50°C左右，調節體系pH值至7 8 ；將此乙烯基聚二 甲基硅氧烷水乳液與乳液質量6%含氫硅油交聯劑混勻，加入乳液質量6%。氯鉬酸金屬催 化劑后涂敷在聚偏氟乙烯膜表面。室溫固化1天后，在0. 072MPa的操作壓力下，測得復合 膜的富氧側濃度為30%，富氧氣通量為0. 8m3/(m2 · h)實施例4 將350g乙烯基聚硅氧烷和70g含氫硅油混合均勻，加入IOg聚氧乙烯 基月桂醇醚混合物，攪拌混合，再于攪拌下分批加入570g水，得有乙烯基聚硅氧烷乳液；然 后將100質量份有機硅乳液用300質量份水稀釋，加入5質量份氯鉬酸復合催化劑，室溫攪 拌lh，后涂敷在聚醚砜膜表面。室溫固化1天后得到硅橡膠復合膜。在0.072MI^的操作壓 力下，測得該復合膜的富氧空氣中氧氣濃度為30%，富氧氣通量為0. 9m3/(m2 · h)。
權利要求
1.環保型硅橡膠復合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)制備硅橡膠水乳液；(2)在高分子基膜上涂覆一層硅橡膠水乳液；(3)在10 120°C下固化成膜，得到成品硅橡膠復合膜；其中硅橡膠為羥基硅橡膠或乙烯基硅橡膠，高分子基膜為無紡布及涂覆在無紡布上的 高分子多孔膜，高分子多孔膜為聚砜、聚醚砜、聚丙烯睛、聚乙烯、聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。
2.權利要求1的制備方法，其特征在于，步驟(1)制備硅橡膠水乳液時采用生膠，或者 直接由硅單體合成的水乳液。
3.權利要求2的制備方法，其特征在于，直接由硅單體合成水乳液時，將八甲基環四硅 氧烷(D4)、乳化劑、水和催化劑混合，高速攪拌使其充分乳化；之后升溫至60 90°C，進行 開環聚合反應2 他；再降溫到50°C 室溫左右，調節體系pH值至7 8，得到羥基或乙 烯基硅氧烷的乳化液，將羥基或乙烯基硅氧烷的乳化液稀釋后加入交聯劑和金屬催化劑， 得到可直接涂敷的有機硅乳液；上述的乳化劑為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑，催化劑為甲氧基硅烷、乙氧 基硅烷或乙烯基硅氧烷；八甲基環四硅氧烷(D4)占八甲基環四硅氧烷(D4)、乳化劑、水和 催化劑混合液質量的10% 40% ；采用生膠制備水乳液時，先將硅橡膠與交聯劑和非離子表面活性劑、水混合攪拌，最后 加入金屬催化劑制成可直接涂敷的有機硅乳液；金屬催化劑為氯鉬酸催化劑、氯鉬酸復合催化劑、二月桂酸有機錫、辛酸亞錫中的一種 或幾種。
4.權利要求3的制備方法，其特征在于，乳液為羥基硅橡膠乳液時，用甲基三甲氧基硅 烷、正硅酸乙酯中的一種或幾種作為交聯劑，其中含羥基硅橡膠的羥基與交聯劑的摩爾比 為1 0.3 1.5;再加入有機錫催化劑，其中Ig羥基硅橡膠中加入的有機錫催化劑量為 0. 01 1. OmL ；乳液為乙烯基硅橡膠乳液時，用含硅氫基團的聚硅氧烷作為交聯劑，其中乙烯基硅橡 膠的乙烯基與含硅氫基團的聚硅烷的硅氫基的摩爾比為1 0.6 1.6;再加入氯鉬酸絡 合物作為催化劑，其中Ig乙烯基硅橡膠溶液中加入的氯鉬酸催化劑量為0. 01 1. OmL。
全文摘要
本發明公開了環保型硅橡膠復合膜的制備方法，屬于復合薄膜制備技術領域。包括以下三步制備硅橡膠水乳液；在高分子基膜上涂覆一層硅橡膠水乳液；在10～120℃下固化成膜，得到成品硅橡膠復合膜。硅橡膠包括羥基硅橡膠和乙烯基硅橡膠，兩類硅橡膠可以是生膠，也可以是直接由硅單體合成的水乳液。本發明生產過程中不用有機溶劑，這樣既提高了操作環境的空氣質量，也節約了膜的制作成本。
文檔編號B01D71/70GK102050954SQ20101054377
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月12日 優先權日2010年11月12日
發明者安坤, 彭躍蓮 申請人:北京工業大學