[发明专利]聚丙烯改性功能膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全光控的聚丙烯膜表面改性和功能化的方法。

背景技术

在21世纪，分离膜会广泛应用于水污染处理，抗蛋白质吸附以及血液相容性等仿生学医药领域。膜分离技术由于具有高效、环保、节能以及过程简单、可实现自动化控制的特性从而使其在以上各领域都有广阔前景。分离膜作为膜技术的核心，它的化学性质和结构对膜分离的性能起着决定性作用。聚丙烯(PP)具有优良的化学稳定性、耐辐射性、耐热性、耐老化性以及易于成膜等优点，因此得到科研人员的广泛关注，被大量的应用于化工、电子、纺织、食品、生化等行业。但是，由于PP表面能很低、疏水性极强，在进行分离过程中极易发生表面吸附污染，造成分离性能下降，使清洗和维护成本加大，而且限制了在其他领域的应用。目前，对PP膜的改性方向有：1.改善膜的亲水性和生物相容性提高膜抗污能力和使用寿命；2.对PP膜进行功能化处理，扩展膜的使用领域。

表面接枝改性技术因为在不改变材料本体性质的基础上，通过简单工艺流程操作，引入多种功能性基团等优点成为PP膜改性的主要手段。常用的膜表面改性技术包括表面化学处理改性、膜表面复合改性、辐照改性和膜表面化学接枝改性等。PP膜具有很好的耐化学性质，表面化学处理改性中试剂很难对其本体反应，而且改性后膜的机械强度等不会使本体性质受到影响；复合改性的表面涂层容易脱落；表面化学接枝改性的首要问题就是怎样实现链的可控生长；辐照改性利用高能射线或离子的照射在膜表面反应中不但产生自由基与单体聚合，而且高能射线同样能破坏膜本体的机械性能。很多情况下，人们采用高能辐射对膜进行接枝改性，不但损害了膜自身的机械强度，而且极易发生自聚反应。另外原子转移自由基聚合（ATRP）在膜接枝领域应用广泛，但由于其反应过程要求条件较高，对配体的活性和催化剂用量都有严格的配比要求，能耗高，操作复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能改善PP膜表面亲水性及提高其抗污能力的聚丙烯改性功能膜。

本发明的第二个目的是提供一种常温反应，低耗能，绿色环保，适用于未来新型工业生产的聚丙烯改性功能膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

聚丙烯改性功能膜，是通过完全光照控制接枝方法在聚丙烯膜表面上接枝有聚甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯类聚合物。

所述甲基丙烯酸类聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚（聚乙二醇）甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚硫代甜菜碱甲基丙烯酸酯、聚-2-（二甲氨基）乙基甲基丙烯酸酯、聚-2-（二异丙基氨基）乙基甲基丙烯酸酯、聚-2-（二乙基氨基）乙基甲基丙烯酸酯、聚-2-羟乙基甲基丙烯酸酯、聚-3-羟基丙基甲基丙烯酸酯、聚-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、聚-2,3-二羟基丙基甲基丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸-2-葡萄糖氨基乙酯。

一种聚丙烯改性功能膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）清洗聚丙烯膜，将清洗干净的1cm²-30cm²聚丙烯膜浸没于浓度为1-200毫克/毫升二苯甲酮基溴代异丁酸酯的甲苯溶液中5-30min，取出，晾干，放入透明的石英器皿、透明的玻璃皿或透明的有机玻璃器皿中，通氮气3-60min，再在通氮气的条件下，在波长为254-365nm的紫外灯，照射距离为5-50cm的条件下，照射5-30min；

（2）取出步骤（1）处理后的膜在索氏萃取器中用二氯甲烷萃取，取出，在烘箱中30-80℃干燥，得到表面-Br基化的聚丙烯膜；

（3）将表面-Br基化的聚丙烯膜放入到含有10-50mL的反应溶剂的比色管中，加入1-30mL或1-5g甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯类单体，通氮气5-180min，加入可见光引发剂三（2-苯基吡啶）合铱5-100mg，继续通氮气5-180min，所述反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；

（4）将比色管密封，在常温下，在40-200w日光灯光下照射反应2-48h；

（5）将步骤（4）处理后的膜取出，用去离子水搅拌清洗1-5次后，在15-70℃水浴下震荡用纯水，N,N二甲基甲酰胺或N,N二甲基乙酰胺洗涤6-48h，取出，在30-80℃下烘干，即制成聚丙烯改性功能膜。