[发明专利]一种聚丙烯多孔膜表面壳聚糖沉积交联改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯多孔膜表面改性的方法，具体说是一种聚丙烯多孔膜表面壳聚糖沉积交联改性的方法。尤指一种聚丙烯多孔膜表面壳聚糖沉积/交联进行亲水抗菌改性的方法。

背景技术

聚丙烯以其良好的力学性能和化学稳定性，兼具价格低廉的优势，受到了膜科学工作者的重视。目前，该类材料已成功用于制备微滤膜、超滤膜等高分子微孔膜分离材料，并广泛地应用于水处理、膜蒸馏、渗透汽化、酶固定化、生物药剂分离等领域。由于聚丙烯缺少合适的溶剂,难以采用常规的非溶剂凝胶相转化法制备高分子微孔膜（简称制膜）。而热致相分离(TIPS)和熔融挤出-拉伸两种方法能解决聚丙烯制膜过程中缺少适合溶剂的问题。熔融挤出-拉伸法制备聚丙烯微孔膜技术在上世纪70年代已经被公开了，此方法虽然在聚丙烯微孔膜内外皮层上容易致孔，但是存在孔隙率低、孔径分布宽、通量低等问题，难以满足大规模应用的要求。20世纪80年代开始有TIPS法制备聚丙烯微孔膜（聚丙烯分离膜）的报道，采用TIPS法制备聚丙烯微孔膜，主要组分为聚丙烯和稀释剂，将聚丙烯加热到一定温度后，使其溶于稀释剂中形成均相溶液，降低均相溶液的温度，使其发生液-液相分离，当温度低于聚丙烯的结晶温度时，聚丙烯膜内部结构固定，稀释剂被萃取后，稀释剂所占空间成为聚丙烯微孔膜的膜孔。TIPS法制备的聚丙烯微孔膜的特点是孔隙率相对较高,可制成聚丙烯微孔平板膜、管式膜、中空纤维膜。

尽管聚丙烯分离膜有一定的优势且获得了一定的应用，但是聚丙烯材料表面能低，疏水性较强，在水处理应用过程中，由于其表面自由能抗拒水分子的附着与亲润，导致跨膜压力大，水通量低；同时疏水膜易吸附有机物及微生物，从而造成聚丙烯分离膜的污染且不易清洗，这些缺陷的存在限制了聚丙烯分离膜在水处理、生物、医药等水分离体系中的应用，因此，制备聚丙烯亲水性抗菌多孔膜已成为水处理应用中的发展趋势。

在不改变聚丙烯本体性质的前提下，聚丙烯分离膜的亲水化改性方法目前主要有材料共混、表面涂覆、表面化学氧化、表面等离子体处理等。将聚丙烯和亲水性高聚物共混制膜可赋予聚丙烯分离膜持久的亲水性，但缺点是共混组分需要能与聚丙烯共结晶且在高温下不被破坏，否则将影响聚丙烯的结晶程度，降低聚丙烯分离膜的力学性能及亲水化改性效果，而且制膜参数需重新调整，工艺过程较为复杂；采用亲水性的物质如乙醇、某些表面活性剂或两亲性溶剂等对聚丙烯多孔膜进行浸泡涂覆，亲水改性方法简便但易被洗脱而流失，使聚丙烯多孔膜的亲水性消失；持久性亲水改性方法如引发剂引发接枝、臭氧处理、辐射（紫外光、电子束、离子束、γ射线）处理、低温等离子体处理等可提高聚丙烯多孔膜的表面亲水性，引入聚丙烯多孔膜表面的基团种类和聚丙烯多孔膜表面的接枝度是决定聚丙烯多孔膜亲水化改性效果的重要参数，但此类方法存在操作步骤冗繁及仪器设备复杂、成本过高等问题，多停留在对小面积聚丙烯多孔膜进行处理的阶段，对聚丙烯多孔膜亲水化改性效果的均匀性、聚丙烯多孔膜表面的结构控制及聚丙烯多孔膜的内部孔道的处理效果等问题还需进一步研究。

另外复杂的聚丙烯多孔膜膜污染状况，仅靠改善聚丙烯多孔膜的亲水性能不足以解决此问题，既具有亲水性能又具有抗微生物污染性能的聚丙烯多孔膜的制备技术至今尚未见报道。目前，还没有一种经济高效、操作简便的制备表面亲水、抗菌改性的聚丙烯分离膜的方法被开发出来。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种聚丙烯多孔膜表面壳聚糖沉积交联改性的方法，该方法主要是将天然高分子壳聚糖或壳聚糖衍生物沉积在聚丙烯多孔膜的表面和膜孔内进行改性，再通过原位交联聚合，形成网状结构将壳聚糖或壳聚糖衍生物固定，实现聚丙烯多孔膜亲水抗菌性能的持久性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种聚丙烯多孔膜表面壳聚糖沉积交联改性的方法，其特征在于，所述聚丙烯多孔膜（市售产品）为聚丙烯中空纤维膜或聚丙烯平板膜，具体包括以下步骤：

步骤1、聚丙烯多孔膜的预处理：将聚丙烯多孔膜置于交联剂溶液1中，浸泡一段时间后，取出晾干待用；

步骤2、壳聚糖或壳聚糖衍生物的沉积：称取一定量的壳聚糖或壳聚糖衍生物溶解在酸性水溶液中，配成壳聚糖或壳聚糖衍生物溶液，将预处理后的聚丙烯多孔膜投入壳聚糖或壳聚糖衍生物溶液中，使壳聚糖或壳聚糖衍生物在聚丙烯多孔膜的表面及膜孔内沉积后取出，晾干待用；

步骤3、交联反应：将沉积完壳聚糖或壳聚糖衍生物的聚丙烯多孔膜浸渍在交联剂溶液2中，同时加入催化剂，在搅拌条件下交联反应1～6小时后取出；