[發明專利]聚醚砜接枝N?乙烯基吡咯烷酮共聚物、薄膜及制備方法

在審

• 申請號: 201610574906.3
• 申請日: 2016-07-20
• 公開（公告）號: CN107641178A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 侯錚遲;黃健熹;楊海軍;樊凱;孫雪晴;陸閏三
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C08F283/00
• 分類號: C08F283/00;C08F226/10;C08F2/46;C08J5/18;C08L51/08
• 代理公司: 上海弼興律師事務所31283
• 代理人: 薛琦,余化鵬

技術領域

本發明涉及一種聚醚砜接枝N-乙烯基吡咯烷酮單體共聚物、薄膜及制備方法。

背景技術

聚醚砜(PES)是一種工業上使用廣泛的力學性能優越的高分子材料，它的耐蠕變性能非常突出，在較高的溫度及較大的負荷下，抗蠕變性能仍然非常穩定，并且聚醚砜在高溫下長期使用仍然能夠保持良好的熱力學性能。聚醚砜的分子結構是由醚基、砜基和亞苯基組成的，醚基賦予了聚合物分子鏈的柔順性，而砜基和亞苯基則賦予聚合物優良的熱力學性能和加工性能。該些優良的熱力學性能使聚醚砜及其衍生物廣泛應用于水處理、石油化工、食品加工、電子、電氣、機械、醫療以及航空航天等領域。

然而，由于聚醚砜具有較強的疏水性質，這極大的制約了聚醚砜的廣泛應用。例如在膜產品的應用上，這一性質會導致較嚴重的膜污染問題。目前，聚醚砜在生物材料方面也有一定的應用，由于其屬于非極性高分子，不易與生物大分子包括蛋白質多糖等產生弱相互作用力，因此在透析材料、細胞培養材料方面有良好的應用前景，但仍被認為在生物相容性能有所不足，例如聚醚砜材料極易吸附蛋白或細胞，也容易誘發血液凝固反應。

通過化學接枝的方法在聚醚砜上引入其它功能性基團，可以此來改善聚醚砜材料的極性或生物相容性，進一步拓展其應用領域。目前，有通過紫外光誘發對聚醚砜膜(PES膜)表面接枝N-乙烯基吡咯烷酮(簡稱NVP)單體的報道，該技術存在的主要問題在于：一方面，紫外光的某些波段，對聚醚砜有明顯的降解作用，會對材料本身的性質造成影響；再一方面，在聚醚砜膜的表面進行接枝，容易形成堵塞聚醚砜膜孔道的接枝鏈，對聚醚砜膜的通量影響較大，膜通量通常下降50～80％。該問題亟待解決。

中國專利文獻CN102675546A公開了一種PVDF-g-PVP接枝共聚物的制備方法及所得的接枝共聚物，其原材料為PVDF，在輻照反應過程中，更易產生自由基，進而與單體進行反應；該專利中并未對接枝共聚物的性能有進一步的研究。目前，對于輻射接枝反應而言，接枝率并非越大越好，接枝效果與接枝共聚物的成膜性能之間還未有完整的理論和規律可尋。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術中通過紫外光誘發對聚醚砜膜(PES膜)表面接枝N-乙烯基吡咯烷酮(簡稱NVP)單體時，紫外光的某些波段，對聚醚砜有明顯的降解作用，會對材料本身的性質造成影響，而且，在聚醚砜膜的表面進行接枝，容易形成堵塞聚醚砜膜孔道的接枝鏈，對聚醚砜膜的通量影響較大的缺陷，提供了一種聚醚砜接枝N-乙烯基吡咯烷酮共聚物、薄膜及制備方法。本發明的接枝共聚物可有效改善其極性以及分子鏈的柔順性；不易交聯，親水性能好，具有良好的溶解性；在制備薄膜時，與有機溶劑、成孔劑相容性好。由于接枝共聚物的接枝率在特定范圍內，使制得的薄膜，親水基團分布更加均勻，具有更好的親水性，抗污染效果更優，純水通量下降不明顯。

本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。

本發明提供了一種聚醚砜接枝N-乙烯基吡咯烷酮單體共聚物的制備方法，其包括下述步驟：在包含N-乙烯基吡咯烷酮(簡稱NVP)單體和聚醚砜(簡稱PES)的均相溶液中，所述N-乙烯基吡咯烷酮單體與所述聚醚砜經共輻射接枝反應，即得；

其中，所述均相溶液的溶劑為N-甲基吡咯烷酮(簡稱NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(簡稱DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(簡稱DMAC)和二甲基亞砜(簡稱DMSO)中的一種或多種；所述聚醚砜與所述N-乙烯基吡咯烷酮單體的質量比為15：4～15：15。

本發明中，所述聚醚砜可選用本領域進行改性接枝時采用的各種分子量的聚醚砜，其重均分子量較佳地為20000～200000，更佳地為142000。本發明中優選彩虹高新材料(萊陽)有限公司生產的型號為049的聚醚砜。

本發明中，為了盡量除去原料聚醚砜中影響接枝反應的雜質，所述聚醚砜在進行所述共輻射接枝反應之前，較佳地，先進行預處理操作。所述預處理操作為本領域內常規操作，較佳地按下述步驟進行：原料聚醚砜經洗滌，浸泡后，干燥至恒重即可；更佳地按下述步驟進行：用去離子水將原料聚醚砜洗滌后，在去離子水中浸泡一周以上，期間多次更換去離子水，再真空干燥至恒重即可。

其中，所述真空干燥的操作和條件為本領域常規的操作和條件，一般在真空干燥箱中進行。所述真空干燥的溫度較佳地為60～80℃，更佳地為70℃。所述真空干燥真空度較佳地為0.06～0.08MPa，更佳地為0.07MPa。