[发明专利]一种聚合物均孔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌段聚合物均孔膜的制备方法。

背景技术

一般观点认为，只有分子量呈现单分散性分布(分子量分布指数，PDI<1.1)的嵌段共聚物才能较好组装形成有序结构。基于此，通过阴离子聚合合成的单分散性嵌段共聚物是目前采用SNIPS法制备均孔膜的唯一材料来源。然而，阴离子聚合合成均孔膜所需的嵌段共聚物难以像自由基聚合或缩合聚合合成膜用高分子材料那样方便进行。从应用角度考虑，制约聚合物均孔膜走向商业应用的最大问题在于材料来源。因而，尝试以聚合条件相对宽松的“可控”聚合技术得到的多分散性(PDI>1.1)嵌段共聚物部分或完全取代单分散性嵌段共聚物有利于实现均孔膜的商业应用。

Matsushita等人的研究表明，只要两种嵌段共聚物彼此分子量之比相差不超过1.6，它们按比例混合依然能够共自组装形成有序结构(Macromolecules,2005,38:4371-4376)。这一结论表明，分子量适度多分散分布的嵌段共聚物共混体系并不至于引起自组装结构无法形成。最近，文献中报道了在SNIPS过程中采用两种单分散性的嵌段共聚物共混制备不同孔径均孔膜的工作，证实了采用单分散性嵌段共聚物共混/共组装制备均孔膜具有实际的可行性(Adv.Mater.,2015,27:352–355)。然而，问题在于，既然两种单分散性的嵌段共聚物共混得到的聚合物体系属于分子量宽分布体系。那么，在合理条件下，采用宽分布嵌段共聚物作为成膜材料理应得到相同的多分散体系并再次形成均孔结构。该发明专利的技术核心既是公开一种采用多分散性嵌段共聚物制备聚合物均孔膜的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种聚合物均孔膜制备的新方法，用于解决均孔膜制备受制于材料来源的限制。

本发明采用的技术方案是：

一种聚合物均孔膜的制备方法，所述方法包括：

(1)将嵌段共聚物溶解到混合溶剂中形成铸膜液；

所述嵌段共聚物的分子量分布指数大于1.1；

所述铸膜液中嵌段共聚物的质量含量为2～35％；

所述嵌段共聚物为具有AB或ABC或(A-co-C)B结构的聚合物,其中A选自下列之一：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜；B选自下列之一：聚(4-乙烯基吡啶)，聚乙二醇，聚丙二醇，聚(N-异丙基丙烯酰胺)，聚(N，N-二甲基丙烯酸乙酯)，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚(2-乙烯基吡啶)，聚丙烯酰胺，聚乳酸；C选自下列之一：聚丙二醇，聚丁二烯，聚异戊二烯，聚丙烯腈，聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸丁酯，聚甲基丙烯酸丁酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸羟乙酯，聚甲基丙烯酸羟乙酯；

所述的混合溶剂为溶剂a，溶剂b和溶剂c组成，a、b、c三种溶剂的相对含量之比为1％～99％：1％～99％：0％～98％，其中溶剂a选自下列之一：N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，甲苯，二甲基亚砜，优选为N,N-二甲基甲酰胺；溶剂b选自下列之一：甲醇，乙醇，四氢呋喃，丙酮，优选为四氢呋喃；溶剂c选自下列之一：1,4-二氧六环，丙酮，去离子水，乙腈，乙二醇，异丙醇，丙三醇，环糊精，优选为1,4-二氧六环或丙酮。

(2)将铸膜液在室温下静置陈化2～48小时；

(3)将陈化后的铸膜液通过纺丝机或刮膜机流涎形成薄膜；

(4)保持薄膜在空气中停留1～200s；

(5)将薄膜浸入到凝固浴中，固化即得到所述聚合物均孔膜。

进一步，所述凝固浴为高纯水或自来水。

进一步，所述空气的相对湿度为5～95％，温度为5～75℃。

再进一步，所述的嵌段共聚物的数均分子量为50000～500000g/mol。

所述具有AB或ABC或(A-co-C)B结构的共聚物，A、B、C三种成份的质量含量之比为1％～99％：1％～99％：0％～98％。

本发明的有益效果主要体现在：

(1)本发明所述的均孔膜是以多分散性嵌段共聚物为成膜材料，该方法的技术优势在于明显的改善目前均孔膜制备对于单分散性嵌段共聚物以及阴离子聚合技术的依赖；

(2)相对于单分散性嵌段共聚物只能由阴离子聚合合成，多分散性嵌段共聚物可以通过多种除阴离子聚合以外的多种活性可控技术合成，为均孔膜的制备及规模化应用提供了广阔空间；

(3)相对阴离子聚合而言，“可控”聚合具有聚合条件宽松、适用单体广泛的优势。此外，通过可控聚合获得的嵌段共聚物在分离纯化后可以再次引发、保留了“活性”聚合物的特征，这为进一步改性提供了可能；