[发明专利]一种两亲性砜类聚合物及共混膜的制备方法

说明书

本发明在聚合物膜的制备中，以两亲性砜类聚合物作为共混的添加剂，在相转化成膜过程中，亲水链段PEO会自发向膜的表面聚集，疏水链段聚合物由于与亲水链段通过化学反应牢固结合，通过疏水作用与主体膜材料缠绕、融合，能够减少成膜过程中表面亲水分子的流失。为了更好发挥聚合物膜的性能，本发明还提出一种制备不对称、亲水性、整体结构聚合物膜的方法，制备的共混聚合物膜具有更丰富的微孔结构，其微孔尺寸可呈现逐渐增大的不对称区域，不同区域内的平均孔径大小比例可达到2‑200倍。膜的平均孔径在0.01微米至30微米之间。这种两亲性聚合物多孔膜具有亲水性、流速快、高纳污等优点，适用于分离较大颗粒的流体或除菌过滤领域。

技术领域

本发明属于微孔分离膜材料研究领域，特别涉及涂布流延制备一种高强度亲水聚合物多孔膜。

背景技术

聚醚砜(PES)是一种性能良好的聚砜类材料，有着优异的化学稳定性、热稳定性、机械强度以及良好的可加工性，是超／微滤膜的主流材质之一。聚醚砜超滤膜已被广泛应用于水处理、食品饮料纯化、蛋白质分离、血液透析、生物医药分离等领域。然而，在液体过滤中，聚砜膜自身较强的疏水性，容易引发天然有机物、蛋白质、胶体等污染质在膜表面和膜孔内吸附和积聚，造成膜污染，劣化膜性能，缩短膜的使用寿命。因此，聚砜膜在使用之前常常需要进行改性，以满足膜材料的多方面性能需求。

共混改性是一种最简便，也最常用的膜改性方法，可在成膜过程中同时实现对膜的改性，不需要复杂的设备和后处理过程，对膜的结构和机械性能也不会造成太大影响。早期的聚醚砜共混改性研究中，通常在铸膜液中加入亲水性的添加剂，如聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇，再通过相转化法成膜，共混改性大大提高膜的亲水性和抗污染性能。但是在保存和应用过程中共混的亲水性聚合物极易流失，改性效果不稳定。因此需要不同类型的聚合物来解决这个问题。

聚醚砜的改性方法通常是采用浓硫酸、氯磺酸和氯甲基化试剂等强腐蚀性溶剂进行化学处理，引入磺酸基团、氯甲基基团等，虽然起到一定的改性效果，但是该方法副反应较多、改性程度难以控制、改性效果比较单一、环境污染较为严重；而且这些方法都是基于聚醚砜主链的化学反应完成的，改性之后聚醚砜主链会发生明显变化，当其作为改性剂与聚醚砜类材料共混时，会出现相容性差等问题。

发明内容

本发明以两亲性砜类聚合物为共混改性添加剂，聚合物的一端为亲水性链段，另一端为疏水性的聚醚砜，将该聚合物作为改性添加剂，与聚醚砜共混通过相转移方法制备得到的微孔膜，具有性能稳定，亲水基团不易流失，改性效果好的优点,为了更好发挥聚合物膜的性能，本发明还提出一种制备不对称、亲水性、整体结构聚合物膜的方法，制备的共混聚合物膜具有更丰富的微孔结构，其微孔尺寸可呈现逐渐增大的不对称区域，不同区域内的平均孔径大小比例可达到2-200倍。膜的平均孔径在0.01微米至30微米之间。这种两亲性聚合物多孔膜具有亲水性、流速快、高纳污等优点，适用于分离较大颗粒的流体或除菌过滤领域。

本发明的技术方案如下：

一种两亲性聚合物，所述聚合物通过以下步骤制备：

（1）将4,4'-二羧基二苯砜和二氯二苯砜溶解在溶剂中，在碳酸钾的作用下发生缩聚反应，反应温度为150~210℃，生成产物为COOH-PES-COOH;

（2）用RAFT链转移剂CED将步骤（1）得到的产物COOH-PES-COOH进行封端，得到CED-PES-CED;

（3）聚合制备PES-b-PEO,将步骤（2）得到的CED-PES-CED和PEO单体溶解在溶剂中，加入引发剂进行聚合反应，产物为PES-b-PEO，其中PES为疏水链段，PEO为亲水链段。