[發明專利]對聚偏氟乙烯進行可控親水改性的方法

無效

• 申請號: 201010100177.0
• 申請日: 2010-01-18
• 公開（公告）號: CN101792510A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 程振平;趙濤;朱秀林;張麗芬;張正彪;周年琛
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08F259/08
• 分類號: C08F259/08;C08F4/26;C08F2/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明屬于聚合物改性領域，具體涉及一種對聚偏氟乙烯進行可控親水改 性的方法。

背景技術

聚偏氟乙烯(PVDF)是一種具有優良性能的新型高分子材料。它具有優異的 抗紫外線、耐氣候老化、優良的電性能、耐熱性、機械性能、耐輻射性以及化 學穩定性。它是白色結晶狀的，結晶度60％～80％，氟含量59.6％，密度為1.75～ 1.78g/cm³，吸水率＜0.04％，玻璃化轉變溫度-39℃。脆化溫度在-62℃以下， 結晶熔點約170℃，熱分解溫度大于316℃。從熔點到分解溫度的加工溫度范 圍寬，且在一定溫度和受壓下仍能保持良好的強度，成膜方便且柔韌性好。

PVDF的表面能低，具有極強的疏水性，盡管這種性質使其在疏水、非極 性膜方面(如膜萃取和膜蒸餾過程)具有明顯的優勢，但是在生物制藥、食用飲 料及水處理等水相體系的應用領域，PVDF的疏水性卻成為制約PVDF膜應用 的關鍵問題。其主要原因在于：(1)PVDF的強疏水性使其與有機物、微生物、 膠體等物質之間具有強烈的吸附/黏附作用，這些吸附/黏附會導致PVDF膜在 水處理過程中非常容易被污染，從而導致膜通量下降，使用過程中需頻繁清洗， 致使水處理成本提高、處理效率降低；(2)PVDF的強疏水性使膜表面與膜孔壁 不容易被水所潤濕，水處理過程需要較大的驅動力(試驗表明，平均孔徑為0.2 μm的PVDF微濾膜，在0.2?M?Pa壓差下幾乎沒有水通過)，從而導致膜法水 處理的能耗成本提高。因此，對PVDF膜進行親水性改性以改善其通量、抗污 染性和降低膜法水處理的成本具有非常重要的實際意義。

目前對PVDF親水化改性方法大致可分為：堿處理法、等離子體法、輻照 接枝法、臭氧氧化法等。而這些方法不同程度的存在操作復雜、耗能高、接枝 效率不高以及難于控制等不足。

例如常用的接枝方法先固定引發劑再接枝改性，因而操作復雜。

例如：申請號為200710150742.2的中國發明申請公開說明書公開了一種荷 負電聚偏氟乙烯改性膜及其制備方法，利用低溫等離子體引發材料表面接枝的 改性技術，引入親水性及負電基團的單體，制備親水性荷負電的聚偏氟乙烯分 離膜的方法。具體將聚乙烯吡咯烷酮，PVDF樹脂溶解于N-甲基吡咯烷酮中， 制備平板基膜；再將平板基膜放置于低溫等離子裝置中，工作氣體為空氣，放 電處理，處理后的膜取出放入含有丙烯酰胺、丙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸單體的液相溶液中進行接枝反應，制備親水荷負電PVDF膜。

專利號為200610026461.1的中國發明公開了一種對聚偏氟乙烯(PVDF)膜 進行親水改性的方法：把共混和表面接枝技術相結合，先將PVDF同另一種光 敏性聚合物共混并制成微孔膜或致密膜，然后采用表面接枝方法在共混膜表面 接枝親水性單體。該發明將PVDF樹脂同含光敏性基團的聚合物共混，制成平 板膜，然后用表面接枝的方法在共混膜表面接枝親水性單體，在進行接枝反應 時，需將PVDF膜固定在合適的反應器中，然后將溶液置于該膜上，再進行輻 照接枝，而且用于輻照接枝的單體需事先通氮脫氧，接枝反應需在氮氣氛圍中 進行。因此操作比較復雜。

發明內容

本發明目的是提供一種對聚偏氟乙烯進行可控親水改性的方法。

本發明的基本原理是：由于通過電子轉移生成催化劑的原子轉移自由基聚 合(activators?generated?by?electron?transfer?ATRP，AGET?ATRP)具有活性 /可控的聚合特點，利用生物相容性好以及毒性小的鐵鹽催化的AGET?ATRP在 空氣氛圍下直接進行PVDF的改性，設計具有不同分子量，不同接枝密度，不 同接枝單體的水溶性梳狀接枝聚合物，制成不同表面接觸角的PVDF以及不同 孔徑的PVDF膜。

為達到上述目的，本發明具體技術方案是，一種對聚偏氟乙烯膜進行可控 親水改性的方法，包括以下具體步驟：

(1)按照摩爾比，單體∶聚偏氟乙烯(PVDF)＝2000～15000∶1，配制聚合 體系，所述聚合體系包括：單體、聚偏氟乙烯、催化劑、配位劑和還原劑，將 聚合體系溶于有機溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF) 或者二甲基亞砜(DMSO)中的一種；

(2)在空氣氛圍下密封，于90～120℃下，進行鐵鹽催化的AGET?ATRP聚合；