硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料及制备方法转让专利
申请号 : CN201210168793.9
文献号 : CN102688748B
文献日 : 2014-09-24
发明人 : 陈博 , 烟小亿 , 陈雷
申请人 : 陕西水木油田技术服务有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料的制备方法,其特征在于,该材料按照质量百分比由以下组分组成:硅胶60.2%~86.2%,偶联剂6.1%~24.0%,聚合胺1.7%~14.5%,羧基1.7%~
14.5%,以上组分的质量总和为100%;
具体按照以下步骤实施:
步骤1
对球型大孔硅胶进行预增湿,增湿至硅胶略呈半透明状;
步骤2
将步骤1预增湿后的硅胶,加入三口烧瓶内,加入重量为硅胶2~6倍的1.2mol/L~
2mol/L的盐酸、硫酸或苯磺酸中的一种;开启搅拌,控制搅拌转速为30r/min~120r/min,油浴加热,升温至90℃~120℃,冷凝回流,吸收尾气,反应3h~8h,反应结束后自然降温至
40℃以下,过滤,收集母液循环使用;然后用去离子水洗涤硅胶至中性,抽干,将硅胶转至干燥箱80℃~140℃烘干至恒重,当110℃烘干2h,硅胶失重率<0.03%~0.5%时进入下一步骤;
步骤3
将步骤2烘干至恒重的硅胶转入增湿柱内,增湿柱为底部带有砂芯或滤网的柱体,底部和顶部带有进气口和出气口,并在进气口和出气口处配有湿度表;由空压机提供空气,空气进入装有去离子水的密闭容器内,该密闭容器带有加热控温装置和可移动的浮板用于改变去离子水的蒸发面积;进入的空气吹动去离子水,控制去离子水温度15℃~45℃,然后湿空气由增湿柱底部进入,控制恰当的气流量,吹动硅胶呈微沸状,控制增湿柱进口初始湿度 为30%~60%,梯度控制进口湿度,每1h为一进口湿度梯度,每个梯度进口湿度增加4%~10%的湿度,使得进出口湿度差为10%~40%,增重率符合线性增长,增湿2h~
16h,当硅胶增重率达到6%~15%时停止增湿,立即转入下一步骤;
步骤4
将步骤3增湿达到指标的硅胶,加入三口烧瓶内,加入质量为增湿硅胶质量1~5倍的有机溶剂a,所述有机溶剂a为正己烷、环己烷、庚烷、甲苯或二甲苯中的一种,启动搅拌,抽真空脱气,保持-0.2MPa~-0.4MPa负压10min~60min;另将偶联剂与有机溶剂a混合均匀,偶联剂质量为增湿硅胶质量的0.2~0.8倍,有机溶剂a质量为增湿硅胶质量的1~5倍;然后将混合均匀的溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加,边滴加边搅拌,严格控制滴加速度在10min~60min滴加完毕;滴加的过程中反应非常剧烈,有大量HCl生成,通过尾气吸收装置吸收;滴加完后,室温反应8h~20h;反应结束后,过滤收集母液,用有机溶剂a洗涤,再用水、或水和甲醇的混合溶液、或水和乙醇的混合溶液洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,60℃~100℃烘干,得到改性硅胶,增重率为10%~35%;
步骤5
将步骤4得到的改性硅胶加入到三口烧瓶内,加入质量为改性硅胶质量0.5~5倍的有机溶剂b,所述有机溶剂b为甲醇、乙醇、甲苯或二甲苯中的一种;启动搅拌,溶胀30~
120min;另将聚合胺与有机溶剂b混合均匀,聚合胺质量为改性硅胶质量的0.5~2倍,有机溶剂b质量为改性硅胶质量的0.2~2倍;将聚合胺与有机溶剂b的混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加,边滴加 边搅拌,控制滴加速度在10~60min完成,滴加完毕后水浴加热20℃~35℃,搅拌1h~24h,升温度至72℃~85℃进行反应,冷凝回流,反应8h~48h;
反应结束后自然降温至40℃以下,过滤收集母液,依次用去离子水、硫酸、去离子水、氨水、去离子水洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,60℃~100℃烘干,得到聚合胺/硅胶复合材料,增重率为3~20%;
步骤6
将步骤5得到的聚合胺/硅胶复合材料加入三口烧瓶内,加入质量为聚合胺/硅胶复合材料质量1~4倍的溶剂c,启动搅拌,溶胀30min~120min;另将卤乙酸钠或卤乙酸钾溶解于溶剂c中,卤乙酸钠或卤乙酸钾质量为聚合胺/硅胶复合材料质量的2~5倍,溶剂c质量为聚合胺/硅胶复合材料质量的2~5倍,得到卤乙酸盐溶液;将得到的卤乙酸盐溶液通过分液漏斗向三口烧瓶内滴加,滴加完成后,水浴加热,控制反应温度最低为45℃,最高反应温度为溶剂c的沸点温度,用溶剂c配置的NaOH溶液控制反应体系为恒定pH8.5~
10.5,冷凝回流,反应8h~36h;反应结束后,过滤收集母液,依次用溶剂c洗涤2遍、去离子水洗涤至中性、甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,
60℃~100℃烘干,增重率为5%~20%,即得。
2.根据权利要求1所述的复合吸附材料的制备方法,其特征在于,所述步骤1中球型大
2 2
孔硅胶为球型,粒度120μm~850μm,比表面积300m/g~500m/g,孔径 孔容0.8mL/g~2mL/g,堆密度0.4g/mL~0.6g/mL。
3.根据权利要求1所述的复合吸附材料的制备方法,其特征在于,所述步骤1中预增湿为通过电磁雾化水汽加湿、蒸汽加湿或水雾加湿。
4.根据权利要求1所述的复合吸附材料的制备方法,其特征在于,所述步骤4中偶联剂为硅烷偶联剂,其通式为:Y3-Si-(CH2)n-Cl,其中Y为Cl、CH3O-或CH3CH2O-,n为2~6。
5.根据权利要求1所述的复合吸附材料的制备方法,其特征在于,所述步骤5中聚合胺为聚乙烯亚胺、或聚烯丙基胺,分子量范围为1000~50000,质量分数范围为25%~99%。
6.根据权利要求1所述的复合吸附材料的制备方法,其特征在于,所述步骤6中溶剂c为去离子水、甲醇或无水乙醇中的一种。
7.根据权利要求1所述的复合吸附材料的制备方法,其特征在于,所述硅胶为球型,
2 2
粒度120μm~850μm,比表面积300m/g~500m/g,孔径 孔容0.8mL/g~
2mL/g,堆密度0.4g/mL~0.6g/mL;偶联剂为硅烷偶联剂,其通式为:Y3-Si-(CH2)n-Cl,其中Y为Cl、CH3O-或CH3CH2O-,n为2~6;聚合胺为聚乙烯亚胺、或聚烯丙基胺,分子量范围为
1000~50000,质量分数范围为25%~99%。
说明书 :
硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料及制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
10min~60min滴加完毕;滴加的过程中反应非常剧烈,有大量HCl生成,通过尾气吸收装置吸收;滴加完后,室温反应8h~20h;反应结束后,过滤收集母液,用有机溶剂a洗涤,再用水、或水和甲醇的混合溶液、或水和乙醇的混合溶液洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,60℃~100℃烘干,得到改性硅胶,增重率为
10%~35%;
具体实施方式
孔硅胶指标为,球型,粒度120um~850um,比表面积300m/g~500m/g,孔径 孔容0.8mL/g~2mL/g,堆密度0.4g/mL~0.6g/mL。硅胶预增湿可通过电磁雾化水汽加湿,蒸汽加湿,水雾加湿。
硅胶指标为,球型,粒度300um~850um,比表面积300m/g~350m/g,孔径 孔容
0.8mL/g~1.2mL/g,堆密度0.4g/mL~0.45g/mL。增湿通过电磁雾化水汽加湿,将增湿后的硅胶,加入三口烧瓶内,加入为硅胶质量2倍的1.2mol/L的盐酸。开启搅拌,控制搅拌转速为30r/min,油浴加热,升温至90℃,冷凝回流,吸收尾气,反应3h,反应结束后自然降温至
40℃以下,过滤,收集母液循环使用。然后用去离子水洗涤硅胶至中性,抽干,将硅胶转至干燥箱80℃烘干至恒重。当110℃烘干2h,硅胶失重率<0.03时将干燥至恒重的硅胶转入增湿柱内,由空压机提供空气,吹动去离子水,然后湿空气由增湿柱底部进入,吹动硅胶呈微沸状,控制增湿柱进口湿度初始湿度为30%,进出口湿度差为20%,每小时梯度增加入口湿度
5%,根据所需的初始湿度、湿度差、增湿梯度调节去离子水温度由15℃开始升温,并结合蒸发面积和干燥空气保证湿度差在20%。增湿12h,当硅胶增重率达到8.6%时停止增湿,将增湿达到指标的硅胶,加入三口烧瓶内,加入质量为增湿硅胶质量1倍的正己烷。启动搅拌,抽真空脱气,保持-0.2MPa负压10min。另将硅烷偶联剂与正己烷混合均匀,硅烷偶联剂为增湿硅胶质量的0.4倍,正己烷为增湿硅胶质量的1倍。通过分液漏斗向烧瓶内滴加该混合溶液,边滴加边搅拌,严格控制滴加速度在10min滴加完毕。滴加完后,保持-0.2MPa,室温反应8h。反应结束后自然降温至40℃以下,过滤收集母液,用正己烷洗涤,再用水洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h负压-0.08MPa后开启加热,60℃烘干,得到改性硅胶,增重率为22.6%。将改性硅胶加入到三口烧瓶内,加入质量为改性硅胶质量0.5倍的甲醇,启动搅拌,溶胀30min。另将聚合胺与甲醇混合均匀,聚合胺质量为改性硅胶质量的0.5倍,甲醇质量为改性硅胶质量的0.2倍;聚合胺为聚乙烯亚胺。将聚乙烯亚胺与甲醇的混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加,边滴加边搅拌,控制滴加速度在10min完成,滴加完成后,20℃搅拌1h后水浴加热,控制反应温度为72℃,冷凝回流,反应8h。反应结束后自然降温至40℃以下,过滤收集母液,依次用去离子水、硫酸、去离子水、氨水、去离子水洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h负压-0.08MPa后开启加热,60℃烘干,得到聚乙烯亚胺/硅胶复合材料(PEI/SiO2),增重率为3%。将得到的聚乙烯亚胺/硅胶复合材料加入三口烧瓶内,加入质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量1倍的去离子水,启动搅拌,溶胀30min;另将氯乙酸钠溶解于去离子水中,氯乙酸钠质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量的2倍,去离子水质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量的2倍,得到氯乙酸盐溶液。将得到的氯乙酸盐溶液通过分液漏斗向三口烧瓶内滴加,滴加完成后,水浴加热,控制反应温度为78℃,冷凝回流,用去离子水配置的NaOH溶液控制反应体系为恒定pH 8.5,反应8h;反应结束后,过滤收集母液,依次用去离子水洗涤2遍、去离子水洗涤至中性、甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,60℃烘干,增重率为
5%,即得。
硅胶指标为,球型,粒度180um~300um,比表面积350m/g~450m/g,孔径 孔容
1.2mL/g~1.5mL/g,堆密度0.45g/mL~0.5g/mL。增湿可通过蒸汽加湿。将增湿后的硅胶,加入三口烧瓶内,加入为硅胶质量6倍的2mol/L的硫酸。开启搅拌,控制搅拌转速为120r/min,油浴加热,升温至120℃,冷凝回流,吸收尾气,反应8h,反应结束后自然降温至40℃以下,过滤,收集母液循环使用。然后用去离子水洗涤硅胶至中性,抽干,将硅胶转至干燥箱
140℃烘干至恒重。当110℃烘干2h,硅胶失重率<0.5%时将干燥至恒重的硅胶转入增湿柱内,由空压机提供空气,吹动去离子水,然后湿空气由增湿柱底部进入,吹动硅胶呈微沸状,控制增湿柱进口湿度初始湿度为40%,进出口湿度差为10%,每小时梯度增加入口湿度8%,根据所需的初始湿度、湿度差、增湿梯度调节去离子水温度由18℃开始升温,并结合蒸发面积和干燥空气保证湿度差在10%。增湿16h,当硅胶增重率达到15%时停止增湿,将增湿后达到指标的硅胶,加入三口烧瓶内,加入质量为增湿硅胶质量5倍的庚烷。启动搅拌,抽真空脱气,保持-0.4MPa负压60min。另将偶联剂与庚烷混合均匀,偶联剂为增湿硅胶质量的
0.8倍,庚烷为增湿硅胶质量的5倍。通过分液漏斗向烧瓶内滴加该混合溶液,边滴加边搅拌,严格控制滴加速度在60min滴加完毕。滴加完后,保持-0.4MPa,室温反应20h。反应结束后,过滤收集母液,用庚烷洗涤,再用水和甲醇的混合溶液洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,100℃烘干,得到改性硅胶,增重率为35%。将改性硅胶加入到三口烧瓶内,加入质量为改性硅胶质量2.5倍的乙醇,启动搅拌,溶胀120min。另将聚合胺与乙醇混合均匀,聚合胺质量为改性硅胶质量的2倍,乙醇质量为改性硅胶质量的2倍;聚合胺为聚烯丙基胺,将聚烯丙基胺与乙醇的混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加,边滴加边搅拌,控制滴加速度在60min完成,滴加完成后,35℃搅拌24h后水浴加热,控制反应温度为85℃,冷凝回流,反应48h。反应结束后自然降温至
40℃以下,过滤收集母液,依次用去离子水、硫酸、去离子、氨水、去离子水洗涤至中性,乙醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h负压-0.08MPa后开启加热,100℃烘干,得到聚烯丙基胺/硅胶复合材料,增重率为20%。将得到的聚烯丙基胺/硅胶复合材料加入三口烧瓶内,加入质量为聚烯丙基胺/硅胶复合材料质量4倍的甲醇,启动搅拌,溶胀120min;另将氯乙酸钾溶解于甲醇中,氯乙酸钾质量为聚烯丙基胺/硅胶复合材料质量的5倍,甲醇质量为聚烯丙基胺/硅胶复合材料质量的5倍,得到氯乙酸盐溶液。将得到的氯乙酸盐溶液通过分液漏斗向三口烧瓶内滴加,滴加完成后,水浴加热,控制反应温度为45℃,冷凝回流,用甲醇配置的NaOH溶液控制反应体系为恒定pH 10.5,反应36h;反应结束后,过滤收集母液,依次用甲醇洗涤2遍、去离子水洗涤至中性、甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,100℃烘干,增重率为20%,即得。
硅胶指标为,球型,粒度120um~180um,比表面积450m/g~500m/g,孔径 孔
容1.5mL/g~2mL/g,堆密度0.5g/mL~0.6g/mL。增湿通过水雾加湿。将增湿后的硅胶,加入三口烧瓶内,加入为硅胶质量3倍的1.4mol/L的苯磺酸中。开启搅拌,控制搅拌转速为60r/min,油浴加热,升温至100℃,冷凝回流,吸收尾气,反应5h,反应结束后自然降温至40℃以下,过滤,收集母液循环使用。然后用去离子水洗涤硅胶至中性,抽干,将硅胶转至干燥箱
110℃烘干至恒重。当110℃烘干2h,硅胶失重率<0.2%时将干燥至恒重的硅胶转入增湿柱内,由空压机提供空气,吹动去离子水,然后湿空气由增湿柱底部进入,吹动硅胶呈微沸状,控制增湿柱进口湿度初始湿度为60%,进出口湿度差为40%,每小时梯度增加入口湿度10%,根据所需的初始湿度、湿度差、增湿梯度调节去离子水温度由25℃开始升温,并结合蒸发面积和干燥空气保证湿度差在40%。增湿2h,当硅胶增重率达到6%时停止增湿,将增湿后达到指标的硅胶,加入三口烧瓶内,加入质量为增湿硅胶质量3倍的二甲苯。启动搅拌,抽真空脱气,保持-0.3MPa负压30min。另将偶联剂与二甲苯混合均匀,偶联剂为增湿硅胶质量的
0.2倍,二甲苯为增湿硅胶质量的3倍。通过分液漏斗向烧瓶内滴加该混合溶液,边滴加边搅拌,严格控制滴加速度在30min滴加完毕。滴加完后,保持-0.3MPa,室温反应14h。反应结束后,过滤收集母液,用二甲苯洗涤,再用水和乙醇的混合溶液洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h负压-0.08MPa后开启加热,80℃烘干,得到改性硅胶,增重率为10%。将改性硅胶加入到三口烧瓶内,加入质量为改性硅胶质量5倍的甲醇,启动搅拌,溶胀60min。另将聚合胺与甲醇混合均匀,聚合胺质量为改性硅胶质量的1倍,甲醇质量为改性硅胶质量的1倍;聚合胺为聚乙烯亚胺,将聚乙烯亚胺与甲醇的混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加,边滴加边搅拌,控制滴加速度在30min完成,滴加完成后,30℃搅拌12h后水浴加热,控制反应温度为75℃,冷凝回流,反应24h。反应结束后自然降温至40℃以下,过滤收集母液,依次用去离子水、硫酸、去离子水、氨水、去离子水洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,80℃烘干,得到聚乙烯亚胺/硅胶复合材料(PEI/SiO2),增重率为10%。将得到的聚乙烯亚胺/硅胶复合材料加入三口烧瓶内,加入质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量2倍的无水乙醇,启动搅拌,溶胀60min;另将溴乙酸钠溶解于无水乙醇中,溴乙酸钠质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量的3倍,无水乙醇质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量的3倍,得到溴乙酸盐溶液。将得到的溴乙酸盐溶液通过分液漏斗向三口烧瓶内滴加,滴加完成后,水浴加热,控制反应温度为78℃,冷凝回流,用无水乙醇配置的NaOH溶液控制反应体系为恒定pH 9.0,反应24h;反应结束后,过滤收集母液,依次用无水乙醇洗涤2遍、去离子水洗涤至中性、甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,80℃烘干,增重率为10%,即得。
硅胶指标为,球型,粒度120um~850um,比表面积300m/g~500m/g,孔径 孔
容0.8mL/g~2mL/g,堆密度0.4g/mL~0.6g/mL。增湿通过水雾加湿。将增湿后的硅胶,加入三口烧瓶内,加入为硅胶质量3倍的1.7mol/L的盐酸。开启搅拌,控制搅拌转速为60r/min,油浴加热,升温至105℃,冷凝回流,吸收尾气,反应6h,反应结束后自然降温至40℃以下,过滤,收集母液循环使用。然后用去离子水洗涤硅胶至中性,抽干,将硅胶转至干燥箱120℃烘干至恒重。当110℃烘干2h,硅胶失重率<0.05%时将干燥至恒重的硅胶转入增湿柱内,由空压机提供空气,吹动去离子水,然后湿空气由增湿柱底部进入,吹动硅胶呈微沸状,控制增湿柱进口湿度初始湿度为55%,进出口湿度差为25%,每小时梯度增加入口湿度6.5%,根据所需的初始湿度、湿度差、增湿梯度调节去离子水温度由20℃开始升温,并结合蒸发面积和干燥空气保证湿度差在25%。增湿10h,当硅胶增重率达到11.4%时停止增湿,将增湿后达到指标的硅胶,加入三口烧瓶内,加入质量为增湿硅胶质量2.5倍的甲苯。启动搅拌,抽真空脱气,保持-0.3MPa负压30min。另将偶联剂与甲苯混合均匀,偶联剂为增湿硅胶质量的0.5倍,甲苯为增湿硅胶质量的1倍。通过分液漏斗向烧瓶内滴加该混合溶液,边滴加边搅拌,严格控制滴加速度在40min滴加完毕。滴加完后,保持-0.3MPa,室温反应10h。反应结束后,过滤收集母液,用甲苯洗涤,再用水和乙醇的混合溶液洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h负压-0.08MPa后开启加热,80℃烘干,得到改性硅胶,增重率为22.6%。将改性硅胶加入到三口烧瓶内,加入质量为改性硅胶质量1.4倍的甲苯,启动搅拌,溶胀40min。另将聚合胺与甲苯混合均匀,聚合胺质量为改性硅胶质量的1.5倍,甲苯质量为改性硅胶质量的0.5倍;聚合胺为聚乙烯亚胺,将聚乙烯亚胺与甲苯的混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加,边滴加边搅拌,控制滴加速度在20min完成,滴加完成后,25℃搅拌6h后水浴加热,控制反应温度为80℃,冷凝回流,反应24h。反应结束后自然降温至40℃以下,过滤收集母液,依次用去离子水、硫酸、去离子水、氨水、去离子水洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,80℃烘干,得到聚乙烯亚胺/硅胶复合材料(PEI/SiO2),增重率为5.8%。将得到的聚乙烯亚胺/硅胶复合材料加入三口烧瓶内,加入质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量3倍的去离子水,启动搅拌,溶胀90min;另将溴乙酸钠溶解于去离子水中,溴乙酸钠质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量的4倍,去离子水质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量的4倍,得到溴乙酸盐溶液。将得到的溴乙酸盐溶液通过分液漏斗向三口烧瓶内滴加,滴加完成后,水浴加热,控制反应温度85℃,冷凝回流,用去离子水配置的NaOH溶液控制反应体系为恒定pH 9.5,反应30h;反应结束后,过滤收集母液,依次用去离子水洗涤至中性、甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,85℃烘干,增重率为7.9%,即得。
硅胶指标为,球型,粒度250um~850um,比表面积300m/g~500m/g,孔径 孔
容0.8mL/g~2mL/g,堆密度0.4g/mL~0.6g/mL。增湿通过水雾加湿。将增湿后的硅胶,加入三口烧瓶内,加入为硅胶质量4倍的1.5mol/L的盐酸。开启搅拌,控制搅拌转速为60r/min,油浴加热,升温至107℃,冷凝回流,吸收尾气,反应6h,反应结束后自然降温至40℃以下,过滤,收集母液循环使用。然后用去离子水洗涤硅胶至中性,抽干,将硅胶转至干燥箱120℃烘干至恒重。当110℃烘干2h,硅胶失重率<0.08%时将干燥至恒重的硅胶转入增湿柱内,由空压机提供空气,吹动去离子水,然后湿空气由增湿柱底部进入,吹动硅胶呈微沸状,控制增湿柱进口湿度初始湿度为50%,进出口湿度差为30%,每小时梯度增加入口湿度4%,根据所需的初始湿度、湿度差、增湿梯度调节去离子水温度由20℃开始升温,并结合蒸发面积和干燥空气保证湿度差在30%。增湿7h,当硅胶增重率达到7.2%时停止增湿,将增湿后达到指标的硅胶,加入三口烧瓶内,加入质量为增湿硅胶质量3倍的环己烷。启动搅拌,抽真空脱气,保持-0.3MPa负压30min。另将偶联剂与环己烷混合均匀,偶联剂为增湿硅胶质量的
0.5倍,环己烷为增湿硅胶质量的0.6倍。通过分液漏斗向烧瓶内滴加该混合溶液,边滴加边搅拌,严格控制滴加速度在30min滴加完毕。滴加完后,保持-0.3MPa,室温反应16h。反应结束后,过滤收集母液,用正己烷洗涤,再用水和乙醇的混合溶液洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h负压-0.08MPa后开启加热,80℃烘干,得到改性硅胶,增重率为26.7%。将改性硅胶加入到三口烧瓶内,加入质量为改性硅胶质量3.6倍的二甲苯,启动搅拌,溶胀90min。另将聚合胺与二甲苯混合均匀,聚合胺质量为改性硅胶质量的1.4倍,二甲苯质量为改性硅胶质量的0.6倍;聚合胺为聚乙烯亚胺,将聚乙烯亚胺与二甲苯的混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加,边滴加边搅拌,控制滴加速度在45min完成,滴加完成后,室温搅拌14h后水浴加热,控制反应温度为82℃,冷凝回流,反应24h反应结束后自然降温至40℃以下,过滤收集母液,依次用去离子水、硫酸、去离子水、氨水、去离子水洗涤至中性,甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,80℃烘干,得到聚乙烯亚胺/硅胶复合材料(PEI/SiO2),增重率为7.3%。将得到的聚乙烯亚胺/硅胶复合材料加入三口烧瓶内,加入质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量2.5倍的甲醇,启动搅拌,溶胀85min;另将氯乙酸钾溶解于甲醇中,氯乙酸钾质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量的3.5倍,甲醇质量为聚乙烯亚胺/硅胶复合材料质量的2.5倍,得到氯乙酸盐溶液。
将得到的氯乙酸盐溶液通过分液漏斗向三口烧瓶内滴加,滴加完成后,水浴加热,控制反应温度为60℃,冷凝回流,用甲醇配置的NaOH溶液控制反应体系为恒定pH 9.2,反应20h;反应结束后,过滤收集母液,依次用甲醇洗涤2遍、去离子水洗涤至中性、甲醇洗涤,抽干,转入真空干燥箱,保持4h以上负压-0.08MPa后开启加热,72℃烘干,增重率为14.5%,即得。