[發明專利]一種超支化聚合物改性聚合物膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710971148.3
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107824057B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 陳莉;徐李昊;吳子康;何洋;趙義平
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 栗華楠

本發明公開了一種一種超支化聚合物改性聚合物膜及其制備方法與應用屬于抗污性能的改性聚合物膜領域。針對現有技術中，聚合物膜因表面能較低，從而帶來導致聚合物膜易受到蛋白質、油等污染造成一系列臨時或者永久性污染等問題，本發明從引發劑入手，通過芐基的保護與脫保護，通過制備特殊結構的超支化聚合物，并利用植物多酚將這種特殊結構的超支化聚合物接枝到聚合物膜表面，制備得到的超支化聚合物改性聚合物膜具有顯著的抗污染能力，抗菌性，親水性提高，在污水處理領域有著很好的應用前景。同時，本發明為溫和條件下的聚合物膜改性開辟了一條操作簡易、通用性強的有效途徑。

技術領域

本發明涉及抗污性能的改性聚合物膜領域，具體涉及一種超支化聚合物改性聚合物膜及其制備方法與應用。

背景技術

聚合物膜具有優異的成膜性、化學和熱穩定性、耐氧化性、耐腐蝕和耐酸堿性能，是最常見的膜材料之一。例如申請號為201310472682.1的發明專利，公開了“一種用于去除水體污染物的聚合物多孔膜的制備方法”，其特征在于，將環糊精與制膜材料共混，并加入交聯劑將環糊精固定在膜材料中，避免了經多次使用，使環糊精從聚合物多孔膜中流失，從而導致聚合物多孔膜的選擇性分離功能的喪失及聚合物多孔膜親水等性能的改變。本發明所制備的聚合物多孔膜對酚類和芳香胺類(芳香類)水體有機污染物具有顯著的吸附清除能力，對重金屬離子的去除效果良好，且分離效率高、壓降低、再生方便，易于規模化生產與應用，可廣泛用于生態防護水體凈化處理系統及水處理系統。

又如申請號為201280060321.X的發明專利，公開了“膜、水處理系統及制造方法”，其特征在于所述膜包括多孔載體和布置在所述多孔載體上的聚合物層。所述膜還包括布置在所述聚合物層內的多個基本疏水的中孔納米粒子。還提供了水處理系統和制造膜的方法。

申請號為201110415045.1的發明專利，公開了“一種多孔膜表面的永久親水改性方法與采用所述方法得到的多孔膜”，該發明方法用含乙烯醇鏈段的聚合物、第一溶劑和去離子水的溶液浸泡多孔膜，然后蒸發除去溶劑，使親水聚合物吸附在多孔膜表面和膜孔表面形成薄層，再用交聯劑和膜表面吸附的親水性高分子進行交聯反應，在多孔膜外側形成網絡狀親水聚合物薄層。本發明的方法可以完全避免堵孔而造成通量減小的現象，生成的親水涂層更加牢固，親水處理效果好。

然而在膜分離過程中，由這些材料所組成的聚合物膜通常容易吸附原料液中的有機物質(如蛋白質、膠體和微生物等)，從而導致膜污染；在與血液接觸時，膜表面的蛋白質非特異性吸附還會引發凝血等負面效應，使性能劣化，使用壽命縮短。事實上，膜表面的親水性、荷電性及荷電密度等性質均會對有機污染的吸附產生重要的影響。

對于聚合物多孔膜，雖然表面改性可以改變以上性能，但選擇層厚度的增加，膜孔的減小甚至堵塞，都會帶來額外的傳質阻力，從而對滲透性能產生影響。在連續恒定通量的滲透過程中，孔徑減小甚至孔堵塞會造成液體通過膜孔時的局部滲透通量增加，傳質阻力的增大。為了保持這一通量，需要在使用過程中增大跨膜壓力，這也導致了污染物進一步聚集在膜表面和膜孔。如此反復的惡性循環，使得聚合物膜使用壽命縮短，增加了分離過程中的成本。為了提高聚合物膜的親水性，常采用物理共混或者表面接枝等方法，但物理共混的不穩定性以及表面接枝的繁瑣制約了其在工業中的應用。因此對于提供一種簡便、高效、通用性高，同時不僅有效吸附水中污染物等雜質，高效處理水質，同時還可達到保持聚合物膜的清潔，可多次循環利用的技術方案是很有必要的。

發明內容

為了克服聚合物膜使用過程中易于被污染，親水化改性不可控的缺點，本發明目的在于設計一種特殊結構的親水性物質，對膜表面進行功能化設計，構建親水性抗污染表面，延長了膜在應用過程中的使用壽命。

為實現上述目的，本發明提供了一種超支化聚合物改性聚合物膜的制備方法，包括下述步驟：