[发明专利]一种抗菌改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种具有抗菌功能的改性膜技术，改性后聚偏氟乙烯膜的抗污染性能和抗菌性能均得到提高。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的高分子材料，其优良的化学稳定性、耐辐射性、热稳定性和机械强度使其在膜分离领域大显身手，PVDF膜已成功地应用于化工、食品、医药和生化等诸多领域。但聚偏氟乙烯膜表面呈现极强的疏水性，在处理水基流体时由于细菌和微生物在膜表面的吸附和生长，易造成膜污染，使膜通量下降，限制了其在许多方面的应用。

PVDF膜的抗菌改性方法众多，通过物理共混对PVDF膜进行本体改性是其中一种重要的方法。共混改性可实现不同材料间的优势互补，操作条件温和、性能稳定，因此受到了越来越多的重视。目前，能够与PVDF膜共混的无机材料有SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂等，这些共混材料的作用仅限于对膜进行亲水改性这一单一作用方面，只能从一个侧面对PVDF膜的抗菌性能进行改善。

本发明利用分子筛的离子缓释功能，将载银分子筛与聚偏氟乙烯共混制膜。分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，具有分子尺寸大小(通常为0.3～2.0nm)的孔道和空腔体系。孔腔中的阳离子可以同银离子进行交换，从而得到具有抗菌功能的分子筛。本发明使用的X型分子筛是一种重要的低硅分子筛，其具有离子交换容量大和亲水性强的特点，离子交换容量大，可以使单位质量的分子筛携带更多银离子，产生的抗菌效率高；亲水性强，则可以使共混材料在引入杀菌作用的同时提高PVDF膜的亲水性能，多方面协同作用，改善膜的抗菌和抗污染能力。此种抗菌改性聚偏氟乙烯膜易于制备，成本低，抗菌、抗污染效果好。目前利用载银X型分子筛对聚偏氟乙烯膜材料进行改性，研制具有抗菌功能的聚偏氟乙烯膜的研究尚未见报道。

发明内容

本发明旨在提供一种抗菌改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法，工艺简单，易于操作，便于工业化实施。本发明能够同时提升聚偏氟乙烯膜的亲水性和抗菌性能，使膜材料表面同时具有对细菌、微生物的抗粘附功能和杀菌功能，制备的抗菌改性聚偏氟乙烯膜具有良好的抗污染和抗菌性能，且保持了聚偏氟乙烯膜的良好的物理性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1)载银分子筛的制备

将13X分子筛烘干至恒重并研磨成粉末。将1g干燥的13X分子筛加入到10mL浓度为0.05-0.5mol/L的AgNO₃溶液中，60℃下避光搅拌1-5h，抽滤，洗涤，至滤液中无银离子(稀盐酸溶液滴入无沉淀生成)，60℃烘干，得到具有抗菌功能的载银分子筛Ag-X。

2)抗菌改性聚偏氟乙烯膜的制备

铸膜液的配制比例如下，将质量百分数0.5％～5％的Ag-X分子筛、14～20％聚偏氟乙烯粉末、1％-10％聚乙二醇PEG(分子量4000-10000)与N，N-二甲基乙酰胺按比例混合均匀，在65℃下持续搅拌24h，避光静置脱泡，得到铸膜液。

成膜方法为，将铸膜液流延在玻璃板上，以250μm刮刀刮膜，在空气中预蒸发30秒后，浸泡至去离子水中24h以脱除溶剂。成形的膜用清水冲洗后晾干即得到抗菌改性聚偏氟乙烯膜。

与现有技术相比，本发明制备方法创新地采用具有抗菌功能的Ag-X载银分子筛对聚偏氟乙烯膜进行共混改性，将抗菌功能引入到聚偏氟乙烯膜当中，同时改善膜表面的亲水性从而提升其抗污染性能。该方法制备的抗菌改性聚偏氟乙烯膜具有以下优点：

(1)提出了一种抗菌改性聚偏氟乙烯膜的制备方法，该方法制成的聚偏氟乙烯膜材料结合了X型分子筛亲水性和银离子抗菌性的双重抗污染作用，延长了膜的使用寿命；

(2)制备的抗菌改性聚偏氟乙烯膜具有良好的抗菌性能，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等微尘物具有明显的杀灭作用；

(3)制备的抗菌改性聚偏氟乙烯膜保持了良好的物理性能，改性膜的通量较改性前有所提升；

(4)由于银离子负载于分子筛孔道之中，故制备的抗菌改性聚偏氟乙烯膜保持了原膜的外观和白度；

(5)共混法制膜工艺简单，易于操作，条件温和，可控性好，容易工业化实施。

附图说明

图1是采用抑菌圈法测定本发明实施例1～4制备的聚偏氟乙烯膜材料对金黄色葡萄球菌的抑菌效果图。