[发明专利]一种抗污染聚氯乙烯膜的制备方法

说明书

一种抗污染聚氯乙烯膜的制备方法，包括以下步骤：（1）以聚氯乙烯（PVC）为膜材料，乙烯基己内酰胺（VCL）为单体，通过原子转移自由基聚合（ATRP）合成两亲性共聚物PVC‑g‑PVCL；（2）以合成的PVC‑g‑PVCL为成膜材料，通过浸没相转化法制备分离膜。本发明首次利用亲水性、对蛋白质吸附有排斥性能的乙烯基己内酰胺（VCL）对PVC膜进行共聚改性，得到具有良好抗污染性能的PVC分离膜。制备的改性膜亲水性优于纯PVC膜，膜表面上的吸附的蛋白质显著降低。此种亲水化膜可作为污水处理分离膜进一步开发利用。

技术领域

本发明属于一种抗污染聚氯乙烯膜的制备方法，具体涉及一种抗污染性能良好的聚氯乙烯膜分离膜的制备技术。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）是氯乙烯单体经聚合后得到的产物，具有价格低廉、化学和热稳定性高等优点，大量地应用于制造塑料产品。近年来，由于具有良好的成膜性能，PVC可制备微滤、超滤膜等。应用于污水处理、石油化工等领域。但PVC的表面能较低，疏水性的本质使得，聚氯乙烯膜易吸附有机物产生膜污染。膜污染会增加膜分离过程的能量损耗，降低膜分离效率和膜材料的服役性能。

膜组件优化设计、利用外场作用降低膜的污染、膜的清洗及抗污染膜的设计等都是抑制膜污染现象发生的方法。其中，分离膜材料的亲水改性是能从根本上抑制膜污染的有效途径，其原理大都是在膜材料中引入高表面能的亲水性材料，组织污染物在膜表面的吸附和沉积。PVC分离膜的亲水改性方法包括表面修饰、共混杂化、共聚改性等。表面修饰主要是通过在PVC基膜表面通过化学接枝或涂覆亲水性材料提高抗污染能力，这种方法缺点是当接枝层或涂覆层厚度过高会降低分离膜自身的渗透性能。杂化改性则是在成膜过程中引入亲水的无机纳米粒子，这种方法操作简单，但简单地通过共混改性不仅使纳米粒子在膜材料中的易于团聚，而且实际应用中纳米粒子易于脱出，致使分离膜的抗污染性能不稳定。PVC共聚改性是PVC与亲水材料聚合后，得到的共聚物通过相转化法制备分离膜。相比较表面修饰和共混杂化，PVC共聚合改性则具有多方面的优势。首先，由于亲水材料是与PVC通过化学键结合的，因而分离膜的亲水性能稳定；其次，在成膜过程中，通过控制成膜条件可以制备具有不同分离性能的抗污染膜。

聚乙烯基己内酰胺（PVCL）是由乙烯基己内酰胺均聚合而成的聚合物材料，可以用于制备温度敏感型器件。同时，PVCL具有良好的亲水性能，对有机物显示出潜在的黏附排斥性能，本发明中将PVCL用于PVC膜的亲水改性，传统PVC膜亲水改性方法的不足，同时得到一种抗污染性能良好的分离膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗污染聚氯乙烯膜的制备方法，针对现有PVC膜亲水改性方法的不足，采用乙烯基己内酰胺（VCL）对PVC进行共聚物改性，得到一种抗污染性能良好的平板分离膜。

技术方案如下：一种抗污染聚氯乙烯膜的制备方法，包括下述步骤：（1）以PVC为膜材料，VCL为单体，氯化亚铜（CuCl）为催化剂，五甲基二亚丙基三胺（PMDETA）为配体，通过原子转移自由基聚合合成两亲性共聚物PVC-g-PVCL；（2）以PVC-g-PVCL共聚物为膜材料，聚乙二醇（PEG）为添加剂，浸没相转化法制备分离膜。

所述步骤（1）中PVC-g-PVCL共聚物合成方法如下：称取干燥的PVC粉末置于N-甲基吡硌烷酮（NMP）中，在70℃下搅拌完全溶解后，溶液冷却至室温；充氮气10min后，加入催化剂氯化亚铜（CuCl）、配体五甲基二亚丙基三胺（PMDETA）和单体VCL；反应液用真空泵抽去存在的气体，密封反应器，在70℃下反应进行后，用无水乙醇和纯水沉淀、洗涤、干燥得到产物。

所述的反应液中PVC粉末的浓度为30-90 g/L；

所述的反应液中单体VCL的浓度为0.1-1mol/L；

所述的反应液中催化剂CuCl的浓度为0.01-0.03mol/L；

所述的反应液中配体PMDETA的浓度为0.01-0.03mol/L；