[发明专利]一种两亲性三嵌段聚合物共混改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法

说明书

本发明提供一种两亲性三嵌段聚合物共混改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚丙烯酰吗啉(PACMO)分别作为两亲性嵌段聚合物的疏水链段和亲水链段，通过可逆加成‑断裂链转移聚合方法制备结构可控的PACMO‑b‑PMMA‑b‑PACMO(PAMA)，以其作为共混改性剂，利用非溶剂诱导相转化法制备两亲性嵌段共聚物改性超滤膜。共混改性剂PAMA中的PMMA链段与PVDF链段缠结，使改性剂在制备超滤膜和使用过程中更稳定；PACMO作为链段在膜表面以及膜孔表面富集，改善膜的亲水性，减少污染物在膜表面沉积粘附。本发明通过调节铸膜液中成膜物质以及改性剂的含量实现对膜孔径和孔隙率的有效调控。本发明所制备的超滤膜在渗透性上明显提高的同时保持较高的BSA截留率及抗污能力。

技术领域

本发明属于高分子材料科学领域，涉及一种两亲性三嵌段共聚物改性超滤膜，具体涉及一种两亲性三嵌段聚合物共混改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法。

背景技术

解决水资源污染及安全用水问题是我们这个时代最重要的挑战之一。水是地球上最宝贵的生命资源，所有生物的繁衍生长几乎都离不开水资源的滋养。近年来，随着人口增长、工业技术进步和气候变化对水资源的安全构成了一系列不断扩大的威胁，加剧了全球水资源的匮乏。为了应对这一挑战，迫切需要开发有效和可持续发展的技术，以利用非常规水源(例如，海水，微咸水和废水)来增加水资源供应，而不是从水文循环中获得水资源。除了利用海水淡化开采淡水外，市政和工业废水的回收利用也越来越受人们关注。未来几十年，水资源回收将成为废水处理不可或缺的一部分，开发新的分离纯化技术将成为这项工作不可或缺的一部分。

基于与传统吸附、沉淀、过滤等水处理技术相比，膜的处理技术可在水净化和海水淡化中表现出强大的优势。膜分离技术可生产出质量优异的水，占地面积小得多。此外，基于膜的海水淡化技术本质上比热方法更节能。例如，目前热脱盐技术消耗的能量比最先进的反渗透(RO)技术在进行海水淡化所需的能量多达五倍。

当前膜分离材料的设计和制备方法还存在一定的缺陷，对膜的选择层的结构控制技术需要进一步发展。膜污染也将降低膜分离材料的性能和使用寿命，增加了水净化和脱盐的成本。针对现有的对膜分离材料机体的改性方法，设计一种可以改变分离膜表面的物理和化学性质，以赋予传统膜材料更多的功能，其中提高膜的亲水性及抗污染性能等具有十分重要的意义。共混改性因其方法简单易行，易于工业化生产等优势，广泛用于分离膜材料的制备。CN105268331A的专利公开了一种血液相容性较好的PVDF分离膜。首先制备了制备聚丙烯酰吗啉接枝聚偏氟乙烯共聚物(PVDF-g-PACMO)，共混制备PVDF分离膜。本发明的分离膜亲水性提高，膜表面上的血小板和血红细胞的黏附显著减少，血液相容性得到改善。接枝共聚物制备方法繁琐，接枝率难以控制，而直接共混两亲性嵌段共聚物则解决了这一问题。两亲性嵌段共聚物的引入一方面亲水链段增加膜亲水性，提高膜的抗污效果，另一方面疏水锚定链段提高改性剂在膜中的稳定性，操作简便，具备工业化生产条件，在膜法水处理领域具有非常广阔的前景。此外，本发明通过简单地调节成膜物质浓度，调节膜的孔隙率及表面孔径，达到膜的高通量高截留高抗污的效果。

发明内容

本发明提供一种两亲性三嵌段聚合物PAMA改性超滤膜及其制备方法，其采用PAMA作为共混添加剂，通过非溶剂诱导相转化法一步改性成膜，并通过设计成膜物质浓度，改性剂亲水链段长度以及其浓度，调控膜的表面孔径和孔隙率，以实现对纯水通量和抗污效果的有效调节。共混改性后的膜具有亲水性好，高通量，高抗污的优点。

为实现上述性能，本发明提供一种两亲性三嵌段聚合物共混改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于，包括：

1.两亲性三嵌段聚合物PAMA的制备