芳香類聚合物防污膜的表面改性及性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)本體改性在引入活性自由基氯甲基基團（-CH2Cl）的過程中，大量使用催化劑四氯化錫（SnCl4）或氯化鋅（ZnCl2）會對環(huán)境造成污染，而有機相溶劑如氯甲醚（ClCH2OCH3）和氯仿（CHCl3）的使用也會對人體健康造成危害。因此，本文針對此問題，主要采用低毒的相轉(zhuǎn)移催化劑（磺酸內(nèi)銨鹽）對聚芳醚酮（PEK-C）超濾膜和聚砜（PSF）超濾膜表面進行氯甲基化反應(yīng)；再通過表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)（SI-ATRP）接枝磺酸基甜菜堿（SB

2、MA）單體，從而達到親水防污的目的。
　　研究采用多聚甲醛、磺酸內(nèi)銨鹽、濃鹽酸對PEK-C和PSF膜進行氯甲基化反應(yīng)，在膜表面引入-CH2Cl基團，以-CH2Cl為引發(fā)劑通過SI-ATRP反應(yīng)將SBMA接枝聚合到PEK-C膜和PSF膜表面；再通過掃描電鏡（SEM）分別觀察了PEK-C-g-PSBMA超濾膜和PSF-g-PSBMA超濾膜的表面和斷面的形貌；X射線光電子能譜分析（XPS）對PSF，PSF-Cl，PSF-g-PSBMA，

3、PEK-C，PEK-C-Cl，PEK-C-g-PSBMA進行表面元素的分析；傅里葉紅外光譜分析（FT-IR）分析進一步證明SBMA接入到超濾膜的表面。研究發(fā)現(xiàn)氯甲基化反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時間6h、多聚甲醛2.0g、催化劑0.15g、濃鹽酸30mL時、PEK-C改性膜接觸角最小，與原始膜相比減小了40°；氯甲基化反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時間3h、多聚甲醛1.5g、催化劑0.05g、濃鹽酸40mL、ATRP反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時間6h、SBMA

4、濃度為1.5mol/L時PSF改性膜接觸角最小，與原始膜相比降低了50°。表面改性使膜的親水性大幅度提高，證明改性膜具有親水性。本研究又進一步對氯甲基化反應(yīng)時間和ATRP反應(yīng)時間對膜性能（純水通量、蛋白截留率、通量恢復(fù)率）的影響進行探究，確定PEK-C氯甲基化6h、ATRP反應(yīng)6h，PSF氯甲基化1h、ATRP反應(yīng)6h。根據(jù)最優(yōu)條件對膜進行改性后，兩種膜的恢復(fù)率均超過90％。對PEK-C超濾膜和PSF超濾膜的特性進行研究發(fā)現(xiàn)，利用牛血清

5、蛋白（BSA）對兩種膜進行蛋白吸附實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種改性膜的蛋白吸附值明顯下降，且隨著接枝時間的延長，蛋白的吸附量逐漸越少。本研究利用大腸桿菌對兩種膜進行抗菌性實驗研究，結(jié)果表明，兩種膜具有抗菌性，未改性的PEK-C超濾膜和PSF超濾膜表面有大量大腸桿菌粘附，兩種膜隨著ATRP反應(yīng)時間的延長，改性膜表面大腸桿菌數(shù)目減少，當ATRP反應(yīng)9h時，大腸桿菌幾乎不再粘附于膜表面。
　　本文利用表面氯甲基化和SI-ATRP反應(yīng)制得了改性PE