[發明專利]一種改性聚丙烯腈膜的制備方法

有效

• 申請號: 201110331954.7
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102357347A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 肖長發;張靜;王健;徐乃庫
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D71/42
• 分類號: B01D71/42;B01D69/06
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明涉及膜材料技術，具體為一種改性聚丙烯腈膜的制備方法。

背景技術

聚丙烯腈(PAN)具有優良的成膜性、耐光性、耐氣候及耐霉菌性，是一種較理想的制膜材料。PAN多孔膜被廣泛用于食品、化學、醫藥及水處理工業領域。

與疏水性聚合物相比，由于PAN含有氰基(-CN)而具有一定的親水性，但親水性并不強。隨著膜技術應用領域的不斷擴大，對膜親水性的要求越來越高。膜的親水性越高，通量越大，耐污染性越好，從而其在工業上的應用效率越高。因此制備較好親水性膜具有重要意義。目前，對膜進行親水改性的常用方法有表面改性、共混、接枝、共聚和交聯等。比較而言，共聚反應實現起來最為困難，因為它要經過復雜的有機合成和單體聚合反應，逐步得到最終產物，中間還可能需要功能團的保護和解保護過程；接枝反應雖然比較容易實現，但聚合物的親水化反應也存在著許多尚未解決的技術問題。而共混無論研究上還是工業應用上都較容易實現，因而共混成為一種重要的聚合物改性方法。長期以來，圍繞PAN多孔膜的共混改性，已有大量文獻報道。其中較多的是與合成聚合物共混，如聚醚砜(PES)[宋來洲等，聚醚砜-聚丙烯腈共混膜的研究，膜科學與技術。25(2005)2]、聚氯乙烯(PVC)[丁馬太等，PVC/PAN共混超濾膜的研究，水處理技術。17(1991)4]、聚砜(PS)[王保國等，PAN/PS共混中空纖維超濾膜研究，水處理技術。22(1996)2]等。這些共混聚合物存在的缺點是親水效果不太明顯，同時難以降解，廢膜會對環境造成一定危害。

絲素蛋白(SF)含有羧基、氨基、羥基等多個極性基團，親水性較好，而SF作為天然高分子物質，具有良好的可生物降解性，是環境友好性材料。SF與PAN共混制得的共混膜，在水處理方面具備兩大優勢：一方面該膜對水有較強的吸附作用，在較小的工作壓力下，會有較大的水通量；另一方面該膜對蛋白質等物質的吸附作用有較強的抵抗能力，使膜的水通量在使用過程中可保持長時間的恒定，延長了膜的使用壽命，更適應于在生化、醫藥、凈水等領域的應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種改性聚丙烯腈膜的制備方法，該制備方法工藝核心是將成膜基體聚丙烯腈與含親水基團的天然高分子材料(簡稱親水材料)充分混均制膜，所制備的膜不僅親水效果改善良好，而且工藝簡單，加工成本低，環境友好，適于工業化實施。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計一種改性聚丙烯腈膜的制備方法，該制備方法包括以下工藝步驟：

1.制備親水材料溶液：先將親水材料剪成2-10mm長度，然后加入到共溶劑中攪拌溶解，溶解完全后，即得到親水材料溶液；所述親水材料是指主鏈或側鏈帶有羧基、氨基或羥基的天然高分子聚合物，包括桑蠶絲素蛋白、柞蠶絲素蛋白或蜘蛛絲素蛋白中的至少一種；所述的共溶劑是指聚丙烯腈與親水材料的共同溶劑，包括NaSCN水溶液或ZnCl₂水溶液，共溶劑的質量濃度為50-60％；所述溶解的溫度為70-90℃，時間為0.5-1h；所述親水材料溶液的質量百分比濃度為0.5-3％；

2.制備共混液：將聚丙烯腈加入到親水材料溶液中，攪拌至聚丙烯腈完全溶解后，真空保溫，靜止脫泡，即得到均勻的共混液；所述聚丙烯腈的平均分子量為5000，密度為1.14-1.15g/cm³，所述溶解的溫度為60-80℃，時間為2-3h；所述保溫的真空壓力為-0.05--0.10MPa；所述脫泡的溫度為50-70℃，時間為10-30h；所述共混液中親水材料占共混物總質量的百分比分數為5-15％。

3.刮膜及后處理：室溫下，將所得共混液于玻璃板上刮成平板膜后，立即浸入凝固浴中，待平板膜自動剝離后，于凝固浴中保持24h；成形的膜用清水沖洗后，即得到改性聚丙烯腈膜；所述的凝固浴為水或者質量濃度50％的乙醇水溶液。

與現有技術相比，本發明制備方法的工藝核心是將成膜基體聚丙烯腈與親水材料充分混均制膜，所得膜不僅親水效果改善良好，而且工藝簡單，加工成本較低，對環境友好，適于工業化實施。同時，由于親水材料絲素蛋白是天然蛋白質大分子，所以本制備方法所得的改性聚丙烯腈膜將會在含有蛋白質等其他易污染物質的分離中，表現出良好的抗污染性能，大大擴展了聚丙烯腈膜的應用范圍。

具體實施方式：

下面結合實施例進一步敘述本發明：

本發明設計的改性聚丙烯腈膜(簡稱改性膜)的制備方法(簡稱制備方法)，包括如下工藝步驟：