[發明專利]一種用于制備抗污染膜的含氟兩親性改性材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110062402.0
• 申請日: 2011-03-16
• 公開（公告）號: CN102181018A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 姜忠義;蘇延磊;陳文娟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F120/22
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

本發明涉及一種用于制備抗污染膜的含氟兩親性改性材料及其制備方法，屬于制膜材料技術。

背景技術

影響膜污染的一個重要因素就是膜材料，現有膜材料中大部分是疏水性高分子膜，膜的疏水性容易引起嚴重膜污染；雖然一些親水性膜材料具有良好的抗污染特性，但較差的分離特性以及耐受性限制了這些材料的廣泛應用。因而目前，解決膜污染的注意力集中在制備低污染分離膜上，包括開發新型高分子材料，改性現有膜材料以及改性現有膜表面。前兩者成本較高，并在大規模應用上存在困難；而改性現有膜表面可在不破壞原有高分子膜優良特性的基礎上，提高膜抑制污染能力，因此成為解決膜污染問題的有效途徑。

由此可知，設計制備高效通用的抗污染膜改性材料，用于現有膜表面對于抑制膜污染非常重要，且若改性過程能夠在膜制備過程同時實現，既無需后續處理，必為更理想的選擇。膜表面改性要求增大膜表面親水性，經過研究發現有兩類材料具備優良的抗污染性能：一類為帶有兩性離子基團的物質例如磷脂、磺銨聚合物；另一類是聚氧乙烯(PEO)或者聚乙二醇(PEG)等。然而，此類改性分子一般具有較高的親水性，而較高的親水性會導致改性分子具有較高水溶性，這就會使大部分表面改性分子在膜制備及使用過程中流失，降低了改性效果。因而，近年來，基于上述兩性離子和PEO/PEG材料等，研究者們設計出了一系列親水/疏水鏈段鑲嵌的兩親性嵌段聚合物，不僅實現了親水段的表面富集，同時疏水鏈段一方面可抑制在成膜過程中表面改性分子的流失，另一方面可通過與膜主體材料的相互作用將表面改性分子“錨定”在膜表面，使膜具有較為穩定的改性效果。但是，縱觀現有改性抗污染膜性能的研究，單純的親水改性顯然并未達到令人滿意的抗污染效果，盡管膜的清洗恢復性能得到了改善，但是通量衰減依然嚴重。這就要求抗污染膜改性材料具備疏水“錨定段”、親水“抗污染段”的同時，還應具備賦予膜優良的“污染釋放能力”的有效鏈段，并且能夠在膜表面同時實現親水“抗污染段”與“污染釋放段”的共同富集，以進一步降低通量衰減，實現膜分離過程的有效強化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于制備抗污染膜的含氟兩親性改性材料及其制備方法，制備提純方法簡單，且采用該含氟兩親性改性材料所制的膜具有良好抗污染性能。

本發明是通過下述技術方案加以實現的，一種用于制備抗污染膜的含氟兩親性改性材料，其特征在于，該含氟兩親性改性材料為聚乙二醇(EO)_a-聚甲氧丙烯(PO)_b-聚乙二醇(EO)_a嵌段共聚物(學名為泊洛沙姆(Poloxamer)，商品名為普朗尼克Pluronic)與甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)的共聚物，平均分子量M_w＝1400～18000，其結構式如式1所示，式中：a＝15～100，b＝40～69，n＝1～20；紅外吸收光譜特征吸收峰為：-CH₃伸縮振動吸收峰2846cm^-1；-CH₂伸縮振動吸收峰2776cm^-1；C-O-C伸縮振動吸收峰1259cm^-1及1134cm^-1；C＝O伸縮振動吸收峰1700cm^-1；C-F搖擺振動吸收峰692cm^-1；其性質：常溫下為白色黏稠狀固體，易溶于水、乙醇、二甲基甲酰胺、乙酰胺、二甲亞砜極性溶劑。

上述的含氟兩親性改性材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將聚乙二醇(EO)_a-聚甲氧丙烯(PO)_b-聚乙二醇(EO)_a嵌段共聚物(泊洛沙姆)與甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)按摩爾配比為1∶0.01～1，加入去離子水制成乳化液，在氮氣保護下，向乳化液緩慢滴加引發劑硝酸鈰銨的硝酸溶液，硝酸鈰銨的用量按與聚乙二醇(EO)_a-聚甲氧丙烯(PO)_b-聚乙二醇(EO)_a嵌段共聚物的質量比為1∶0.2～0.8計，硝酸的濃度為1mol/L，在溫度60℃下攪拌反應20～24h得到含有產物的反應溶液；