[發明專利]一種疏水分離膜表面接枝超支化PEG改善其抗污性能的方法

有效

• 申請號: 201410108325.1
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103962011B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 何春菊;趙新振;馬博謀;秦愛文;劉大朋;李翔
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/78
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明屬于分離膜表面改性領域。具體涉及一種利用親水抗污的PEG分子表面改性疏水分離膜，提升其抗污染性能的方法。

背景技術

PEG是一種線性水溶性高分子化合物，具有低毒性和良好的生物相容性，并且現階段被認為是抗污效果最好的材料之一。線性非離子型的PEG主鏈通過氫鍵等相互作用，可在分子鏈周圍形成水化層，并且其線性結構使其分子鏈具有極好的柔順性和移動能力，有效的擴大了水化層的作用范圍，能夠有效的抑制蛋白質分子等污染物在材料表面的吸附聚集，另外各類PEG衍生物同樣具備其優異的抗污效果，對此科研工作者已進行了大量的研究，力圖將PEG的抗污效果付諸于實際應用。

現階段的商用分離膜，其中疏水性分離膜數量眾多，是因為疏水性分離膜具有更好的化學穩定性、熱穩定性、優異的力學性能和可加工性。但其較低的表面能在實際分離應用中不可避免的存在著膜污染的問題，各類污染物主要通過疏水作用吸附到分離膜表面，堵塞膜孔，造成分離膜分離效率下降和使用壽命縮短，增加了其運營成本。從膜材料根本上提升其抗污性能是現階段分離膜領域的研究熱點，膜表面親水性、粗糙度、荷電性能都將對其抗污效果產生顯著影響。提升疏水性分離膜表面的親水性被認為是提升其抗污性能最直接有效的方法，親水性的提升有利于膜與料液之間界面水化層的形成，促使料液中的水分子優先吸附到表面并透過，將各類疏水的污染物大分子排開，提升其抗污染吸附的能力。

如何將PEG類抗污材料應用于疏水分離膜的抗污性能，現階段主要通過表面接枝PEG及其衍生類聚合物，以及共混包含PEG鏈的兩親類聚合物，表面接枝方法步驟繁復，反應條件要求較高，尤其是疏水性分離膜表面接枝位點的產生較為困難。共混法則存在改性效果有限的問題，效果提升不明顯。

本發明通過利用表面等離子體處理技術和高活性官能團定向反應的方法，通過Grafting from和Grafting to反應模式，將PEG接枝到疏水分離膜表面，方法簡單易實現，適宜進行規?；慨a。

發明內容

本發明的目的是提供一種疏水性分離膜表面接枝超支化PEG改善其抗污染性能的簡單方法，通過等離子體處理和高活性官能團之間的定向反應，實現膜表面接枝PEG抗污鏈段。

為了達到上述目的，本發明提供了一種疏水分離膜表面接枝超支化PEG改善其抗污性能的方法，其特征在于，具體步驟包括：

步驟1：將疏水分離膜置于等離子體處理裝置中進行等離子體放電處理；

步驟2：將放電處理后的疏水分離膜采用“Grafting from”或“Grafting to”方法表面接枝超支化PEG，其中，所述的“Grafting from”的具體步驟包括：

步驟2.1：將疏水性分離膜先后置于TMC溶液和PEG溶液中進行反應；

步驟2.2：重復進行步驟2.1至少一次，并用去離子水清洗待用；

所述的“Grafting to”方法的具體步驟包括：將疏水性分離膜置于預先制備的端酰氯基的超支化PEG溶液中，直接進行接枝反應，使用去離子水清洗待用。

優選地，所述的疏水分離膜為平板膜或者中空膜。

優選地，所述的疏水分離膜為聚丙烯(PP)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)膜。

優選地，所述的等離子體處理裝置為常壓或低壓等離子體處理裝置，等離子體放電處理的功率為50-500W，處理時間30-300s，處理氣氛為空氣、氧氣、氬氣或氦氣。

優選地，所述的步驟2.1中，TMC溶液的質量分數為0.1％-1％，溶劑為正己烷，PEG的分子量為400-20000，PEG溶液的質量分數為1％-5％，溶劑為二氯甲烷。

優選地，所述的端酰氯基的超支化PEG溶液的制備方法為：將TMC和PEG按照摩爾比1∶1.077共混于二氯甲烷溶劑中，得到端酰氯基的超支化PEG溶液，其中，PEG的數均分子量為400-4000。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明通過等離子體放電處理，使膜表面產生羥基等活性基團位點再利用PEG和TMC高活性官能團的定向反應，實現膜表面有效化學接枝。改性PVDF膜的表面接觸角下降到70°以下，顯著提升疏水分離膜的抗污染性能。

具體實施方式

下面結合具體實例，詳細闡述說明本發明，應該理解，這些實例可用來說明本發明但不局限于本發明的范圍。

實施例1

一種疏水分離膜表面接枝超支化PEG改善其抗污性能的方法，具體步驟為：