[发明专利]一种大分子共组装诱导低χ值聚合物制备均孔膜的方法

说明书

本发明公开了一种大分子共组装诱导低χ值聚合物制备均孔膜的方法。所述方法选用含有酰胺键或酯键等氢键受体的嵌段聚合物作为成膜材料，利用外源性大分子提供的氢键作用增强嵌段聚合物之间的不相容性，促进嵌段聚合物自组装形成均孔膜。所述方法的过程如下：将嵌段聚合物、氢键给体聚合物、溶剂混合形成均相溶液，用刮刀将铸膜液在基底上铺展开，空气中停留一定时间后浸入凝固浴中相转化成膜。本发明解决了低χ值嵌段聚合在溶液中难以发生微相分离的问题，为均孔膜的制备和性能的提升提供了新的思路，也为不同层面实现均孔膜功能和性能的多样化设计提供了更多选择；通过本发明方法制备得到的膜内部结构更加疏松，强度更强，具有更高的通量。

技术领域

本发明属于新型分离材料领域，特别涉及一类相分离趋势较弱的嵌段聚合物及其制备均孔膜的方法。

背景技术

均孔膜依靠其均一的孔径和较高的孔隙率，能够显著提高分离精度以及分离效率，近年来在膜技术领域引起了广泛的研究。目前用于制备均孔膜的嵌段聚合物大多数为具有高分相能力(Flory相互作用参数χ大于0.2)的聚合物(如：聚苯乙烯-嵌段-聚四乙烯基吡啶、聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸以及相关衍生物)。然而，该类聚合物数量较少，大大限制了均孔膜的选材；同时，很多相分离趋势较弱的聚合物具有很好的性能，例如刺激响应性，耐高温，柔性及韧性，能够赋予均孔膜更多，更好的功能，为实际的应用提供便利。

然而，嵌段聚合物基均孔膜的形成主要依赖于嵌段聚合物在特定的热力学条件下自组装形成有序结构。而低χ值嵌段聚合在溶液中难以发生微相分离，这给采用这类聚合物制备均孔膜带来了极大的不便，这也是目前为止鲜有采用低χ值聚合制备均孔膜的原因之一。目前，采用此类聚合物制备均孔膜条件较为苛刻，一般都需要聚合物具有较高分子量，铸膜液具有较高的浓度且溶剂种类和比例相对固定，这些都不利于均孔膜结构的调控。同时，由于未能从根本上解决相分离问题，所得的膜相对较为致密，通量较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种共组装诱导低χ值聚合物制备均孔膜的方法，有效解决了成膜过程中嵌段聚合物分相趋势弱，自组装困难的问题。

本发明采用如下技术方案：

1.一种大分子共组装诱导低χ值聚合物制备均孔膜的方法，包括以下步骤：

(1)将嵌段聚合物、溶剂、添加剂混合形成均相的铸膜液；所述嵌段聚合物在铸膜液中的质量分数为3～33wt％，所述嵌段聚合物为含酯键或酰胺键等氢键受体的嵌段聚合物，添加剂为氢键给体聚合物；添加剂与嵌段聚合物的质量比为0.01～0.5:1。

(2)用刮刀将铸膜液在平整的基底上面铺展开，在空气中停留5-120s时间制得初生膜；

(3)将初生膜浸入凝固浴中相转化得到均孔膜，最后保存在去离子水中。

进一步地，结构式(1)或结构式(2)所示：

其中R结构选自如结构式(3)～结构式(6)；R’结构选自结构式(7)～结构式(9)；R”为烷烃；n和m为自然数。

进一步地，所述步骤(1)中，嵌段聚合物中疏水嵌段与亲水嵌段的质量比为2～20:1。

进一步地，所述步骤(1)中，溶剂由二氧六环、吡啶、四氢呋喃、丙二醇丙醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙腈、甲醇、乙二醇、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、分子量低于500的聚乙二醇中的一种、两种或三种按照任意比组成。

进一步地，所述步骤(1)中，添加剂选自分子量为500～25500g/mol的聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、含羧基超支化聚合物、磺化聚苯乙烯等；