[發(fā)明專利]一種對(duì)溫度、酸度響應(yīng)的聚砜多孔膜及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310754941.X
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103736408A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡繼文;苗磊;楊洋;劉鋒;劉國(guó)軍;鄒海良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中科院廣州化學(xué)有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/80
• 分類號(hào): B01D71/80;B01D67/00;C08J9/42;C08F120/06;C08F220/54;C08F220/06
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜制備和改性技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)溫度、酸度響應(yīng)的聚砜多孔膜及制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚砜是略帶琥珀色非晶型透明或半透明聚合物，力學(xué)性能優(yōu)異，剛性大，耐磨、高強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性高，耐水解，尺寸穩(wěn)定性好，成型收縮率小，無(wú)毒，耐輻射，耐燃，有熄性，化學(xué)穩(wěn)定性好，除濃硝酸、濃硫酸、鹵代烴外，能耐一般酸、堿、鹽，在酮，酯中溶脹?；诰垌恐苽涞玫降亩嗫啄ぞ哂泻途垌炕滓粯拥膬?yōu)越性，其在電子電氣、食品和日用品、汽車用、航空、醫(yī)療和一般工業(yè)等部門(mén)均有廣泛應(yīng)用。

由于聚砜膜本身具有疏水特質(zhì)，因此限制了其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用，其接觸角一般大于70°，傳統(tǒng)對(duì)聚砜膜的改性僅限于環(huán)境響應(yīng)性改性。對(duì)聚砜膜進(jìn)行親水改性，可以有效減少濾液中的環(huán)境響應(yīng)性物質(zhì)在聚砜膜表面的吸附，但隨著膜的使用會(huì)出現(xiàn)膜通量的下降，這是因?yàn)椋海?）難溶于水的細(xì)小顆粒物吸附在膜表面，堵塞膜孔通道；（2）在一定壓強(qiáng)下反復(fù)的使用，造成膜孔形變，膜結(jié)構(gòu)損壞。

解決問(wèn)題（1）通常需要的手段是將膜進(jìn)行反洗，即通過(guò)反向加壓，讓原本嵌頓在膜孔內(nèi)的顆粒物從原路析出。但相對(duì)于恒向施壓，變向施壓操作起來(lái)較為繁瑣。要達(dá)到問(wèn)題（2）的要求，需要盡可能的不添加其他的功能聚合物，保證聚砜基底的物理化學(xué)性能沒(méi)有變化。

如何制備得到可以恒向施壓就可以出去聚砜膜表面的顆粒吸附物，同時(shí)又能保持聚砜基底的物理化學(xué)性能的膜，是本專利的主要目的。

如果能使得膜孔的尺寸在改變外界條件下可控的的增加，并且又可以回復(fù)，則能夠通過(guò)恒向施壓解決問(wèn)題（1）。當(dāng)顆粒物嵌頓在聚砜膜孔內(nèi)時(shí)，通過(guò)改變外界條件，使得聚砜膜孔尺寸增大，則顆粒物就可以被水壓沖過(guò)聚砜膜孔從而被去除。之后再改變外界條件，讓聚砜膜孔回復(fù)到原先的尺寸，重復(fù)使用。而溫度和pH又是最容易達(dá)到的可以改變的手段。為達(dá)到此目的，設(shè)計(jì)合成制備膜孔具有溫度或pH響應(yīng)的聚砜膜是十分有意義的。

常用的共混改性法改性聚砜膜，即將含有特定親水或疏水單元的添加劑和聚砜以一定比例共混成膜，和本發(fā)明比較類似的專利是CN101721023A，該發(fā)明的基底膜是聚偏氟乙烯，通過(guò)接枝刺激響應(yīng)性聚合物側(cè)鏈來(lái)達(dá)到問(wèn)題（1）所需要的效果。但是這種方法對(duì)膜基底的物理化學(xué)性能會(huì)有影響，會(huì)造成成膜性變差，膜孔不均一，膜結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，不利于解決問(wèn)題（2）。專利CN1962040A的專利采用了復(fù)合法，即將溫敏性的聚合物覆蓋在基底膜表面達(dá)到問(wèn)題（1）的效果，但此方法的局限在于溫敏性聚合物的成膜性能極差，而且和基底膜的結(jié)合僅屬于物理結(jié)合，此法制備的膜穩(wěn)定性有待提高。

近年來(lái)，通過(guò)表面引發(fā)制備得到溫度或pH響應(yīng)的聚砜膜已有多篇類似的文獻(xiàn)和專利報(bào)道。專利CN102875195A以及CN103123958A、文獻(xiàn)Journal?of?Membrane?Science352（2010）22–31以及Journal?of?Membrane?Science442（2013）206–215都報(bào)道了此方法制備的外界環(huán)境響應(yīng)性的膜。這種方法的優(yōu)越性在于，聚合物改性只在膜表面進(jìn)行，對(duì)膜基底的物化性能不會(huì)有影響。可以滿足問(wèn)題（2）所需要的要求。但是此方法的局限性也很明顯，表面引發(fā)接枝聚合物，需要對(duì)基底膜進(jìn)行特殊處理，從而提供可用引發(fā)的表面官能團(tuán)。例如等離子體輻射，紫外照射，酸堿處理等，這些方法有些操作起來(lái)成本高昂，無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)，有些條件較為苛刻，會(huì)對(duì)基底膜本身產(chǎn)生不良影響，同時(shí)表面引發(fā)聚合對(duì)操作條件要求也較高，需要嚴(yán)格無(wú)氧，否則聚合效率和聚合可控性將大打折扣。因此對(duì)于改性聚砜膜來(lái)說(shuō)，需要更加溫和簡(jiǎn)單的手段。

點(diǎn)擊化學(xué)作為一種近年來(lái)在高分子領(lǐng)域被廣泛關(guān)注和使用的方法，具有反應(yīng)條件簡(jiǎn)單容易操作，條件溫和不苛刻的突出特點(diǎn)。

本專利結(jié)合點(diǎn)擊化學(xué)的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)之前所述的問(wèn)題進(jìn)行了制備方法的改進(jìn)，首先將疊氮化聚砜和聚砜基底進(jìn)行共混。在聚砜基底引入可供反應(yīng)的疊氮官能團(tuán)，由于疊氮化聚砜物化性能和聚砜基底極為相似，因此此共混對(duì)聚砜基底的性能影響極小，避免了問(wèn)題（2）所述的缺陷。其次，將預(yù)先制備好的末端含有炔基的溫敏性聚合物通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)溫和的接枝到聚砜/疊氮化聚砜共混膜表面和膜孔內(nèi)壁表面，達(dá)到了解決問(wèn)題（1）所需要的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種對(duì)溫度、酸度響應(yīng)的聚砜多孔膜。

本發(fā)明的另一目在于提供上述對(duì)溫度、酸度響應(yīng)的聚砜多孔膜的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述對(duì)溫度、酸度響應(yīng)的聚砜多孔膜的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：