兩親梳型嵌段共聚物的合成及其在膜改性中的應(yīng)用研究.pdf

1、膜過(guò)程是當(dāng)代新型的高效分離技術(shù)，但膜污染問(wèn)題嚴(yán)重地影響了膜過(guò)程的效能，已成為限制超濾技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的瓶頸。膜表面改性已成為提高膜抗污染的主要途徑之一。本文通過(guò)RAFT活性自由基聚合方法，合成了接枝密度、接枝鏈長(zhǎng)可控的兩親梳型嵌段共聚物，并將此兩親性共聚物分別用于PES膜的共混改性和PAN薄膜的表面吸附改性研究，探討改性聚合物結(jié)構(gòu)對(duì)膜表面結(jié)構(gòu)及性能的影響，以尋求實(shí)現(xiàn)膜表面改性提高抗污染能力的適當(dāng)結(jié)構(gòu)和方法。 首先，以咔唑二硫代

2、甲酸芐基酯為RAFT試劑，以苯乙烯(St)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(A-mPEG)大分子為共聚單體，利用RAFT活性聚合法，合成了兩親梳型嵌段共聚物PSt-b-P(A-mPEG)和P(St-DMAM)-b-PDMAM-b-P(A-mPEG)。用FTIR、1H-NMR和GPC對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，該方法具有高的嵌段效率，產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量分布窄。 將PSt-b-P(A-mPEG)與聚醚砜(PES

3、)共混，經(jīng)相轉(zhuǎn)化法制備了超濾膜，研究了PSt-b-P(A-mPEG)中接枝密度與接枝鏈長(zhǎng)度對(duì)膜抗污性能的影響。研究表明，PES膜經(jīng)共混改性后，PEG鏈段在膜表面富集，使膜的親水性得到了改善，改性PES膜具有良好的抗牛血清蛋白(BSA)污染的能力；由膜的超濾實(shí)驗(yàn)表明，在不降低膜的原始通量條件下，PSt-b-P(A-mPEG)改性PES超濾膜比未改性膜顯示出較大的通量恢復(fù)率。其中PSt40-b-P(A-mPEG2000)16的超濾性能較好，

4、隨其加入量由0增到4.50％，蛋白質(zhì)吸附量由原來(lái)的6.8μg/c㎡降低至0.5 μg/c㎡，且長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明共混膜重復(fù)使用性能明顯優(yōu)于空白PES膜。 研究了P(St-DMAM)-b-PDMAM-b-P(A-mPEG)對(duì)聚丙烯腈薄膜的吸附改性，考察了吸附時(shí)間、聚合物溶液濃度、聚合物結(jié)構(gòu)等因素對(duì)膜表面親水改性的效果。接觸角、XPS測(cè)試表明膜表面吸附了P(St-DMAM)-b-PDMAM-b-P(A-mPEG)，膜表面的親水性有很大

5、的提高，接觸角由原來(lái)的72.19°降低至20.7°；改性后PAN薄膜表面的抗BSA能力有顯著的提高，BSA吸附量最低可至0.68 μg/cm㎡，表明用P(St-DMAM)-b-PDMAM-b-P(A-mPEG)吸附改性PAN膜的方法可以有效地改善疏水PAN膜表面，該法切實(shí)可行。 最后還對(duì)膜進(jìn)行了表面接枝改性研究，結(jié)果表明，將膜先進(jìn)行吸附處理，使膜表面產(chǎn)生活性基團(tuán)，然后在引入親水大單體A-mPEG，通過(guò)調(diào)控聚合條件可在膜表面引入親