[發明專利]一種溫度敏感響應型智能陶瓷復合膜制備方法及產品

無效

• 申請號: 200910030362.4
• 申請日: 2009-03-20
• 公開（公告）號: CN101537316A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 趙宜江;楊連麗;褚效中;周守勇;陳巖;邢衛紅
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: B01D71/78
• 分類號: B01D71/78;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本發明屬于膜技術領域，涉及陶瓷復合膜的制備方法，具體涉及一種溫度敏感響應型智能陶瓷復合膜制備方法及產品。

背景技術

膜分離技術與傳統的分離技術如色譜、蒸餾相比，它具有分離效率高、能耗低、操作方便、不污染環境、易于放大、能與其它分離技術耦合等突出優點。而在膜分離技術中，膜材料是實現分離過程的關鍵。迄今，膜材料雖然已經得到了長足的發展，但傳統功能膜的透過性能基本上與環境因素無關，而自然界卻有許多具有環境響應行為的智能膜。由于智能膜在控制藥物釋放、化學分離、生物分離、化學傳感器、人工細胞、人工臟器、水處理等許多領域具有重要的潛在應用價值，被認為將是21世紀膜科學與技術領域的重要發展方向之一。

智能膜又被稱為環境感應式開關膜，而這種膜一般是在多孔膜基材上接枝智能化“聚合物刷”作為環境感應開關，該“聚合物刷”開關能感應環境因素的變化而改變它的構象，從而引起膜的滲透性能發生變化。而在眾多環境感應式開關膜中，溫度響應開關膜備受人們的關注，這是因為溫度變化是最容易設計和控制的一種。通常溫敏型聚合物包括酰胺類、聚醚、醇類和羧酸類等，它們都具有低臨界溶液溫度(Lowercriticalsolution?temperature，LCST)。N-異丙基丙烯酰胺的聚合物是一種智能材料，它的聚合物對溫度的響應速度很快，并且其LCST為32℃與人體溫度接近，另外PNIPAM長鏈上含有羥基基團(OH)，具有很好的親水性。因此很多研究都是將N-異丙基丙烯酰胺作為功能單體接枝到膜上，這樣不僅提高了膜的親水性，還賦予膜的溫度響應這一新的特性。

目前，文獻報道有關以N-異丙基丙烯酰胺作為接枝單體，制成的溫度敏感智能復合膜的方法主要有以下幾種：

1.化學接枝法：通過化學接枝的方法在聚碳酸脂膜上接枝N-異丙基丙烯酰胺。臺灣學者S.J.Lue等通過調節溶液的溫度控制膜孔開關性能，實驗發現制得的膜的開關性能可達到了25.8(40℃時滲透通量與30℃時滲透通量比)，且膜的滲透通量在34℃時發生突變，這與N-異丙基丙烯酰胺的臨界溫度相近。(參見文獻：S.J.Lue，J.-J.Hsu，C.-H.Chen，Thermallyon-off?switching?membranes?of?poly(N-isopropylacrylamide)immobilized?in?track-etched?polycarbonate?films，Journal?ofMembrane?Science，2007，301：42-150.)。

2.等離子體法：芬蘭學者M.Hesampour等人首先采用電暈放電的方法，在聚砜超濾膜表面形成活性中心自由基；然后再以過硫酸鉀為引發劑，將電暈處理后的膜浸漬在N-異丙基丙烯酰胺的乙醇和N，N-亞甲基丙烯酰胺溶液中引發烯烴單體聚合，使得聚砜膜表面上接枝PNIPAAm鏈，制得的膜對溫度具有一定的敏感性。對濃度為35kg/mol的PEG和500kg/mol葡萄糖，未改性膜對其截留率和滲透通量隨著溫度變化是恒定不變的，但接枝N-異丙基丙烯酰胺后對PEG和葡萄糖其截留率隨著溫度升高而降低而滲透通量隨著溫度升高而升高，且在臨界溫度時發生突變。(參見文獻：M.Hesampour，T.Huuhilo，K.Makinen，et?al，Grafting?oftemperature?sensitive?PNIPAAm?on?hydrophilised?polysulfoneUF?membranes，Journal?of?Membrane?Science，2008，310：85-92.)。

3.輻照誘導接枝法：Shtanko等人用Co-60γ射線源輻照浸入到N-異丙基丙烯酰胺溶液的PET膜和聚丙烯膜，得到溫度敏感型膜。而通過AFM觀察發現，接枝不僅在膜的表面和膜的孔內，而且還在膜的主體上，這也說明了利用輻照誘導接枝的方法在一定程度上損壞了基膜的本體。(參見文獻：N.I.Shtanko，V.Y.Kabanov，P.Y.Apel，et?al，Preparation?ofpermeability-controlled?track?membranes?on?the?basis?of‘smart’polymers，Journal?of?Membrane?Science，2000，179：155-161.)。