原子轉(zhuǎn)移自由基聚合對聚硯類膜的改性研究.pdf

1、對膜進行改性，使其能滿足各種分離要求，近年來已經(jīng)是膜分離研究的重要內(nèi)容之一。與傳統(tǒng)的改性方法相比，原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)具有活性/“可控”、反應(yīng)條件溫和、適用單體范圍廣等優(yōu)點。本文采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法和表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)法，通過在膜內(nèi)引進不同的功能單體，對常用的聚砜和聚醚砜膜進行改性研究，使膜具有不同的分離功能。具體研究內(nèi)容如下：
　　 為了使疏水聚砜膜具有更強的疏水性能，從而適

2、用于有機溶劑等分離場合，實驗采用ATRP化學(xué)接枝法，首次將疏水性含氟單體2，2，2-三氟乙基甲基丙烯酸酯(TFEMA)接枝到氯甲基化聚砜(CMPSF)材料上，F(xiàn)T-IR紅外和19F-NMR核磁共振檢測分析結(jié)果表明，反應(yīng)得到了結(jié)構(gòu)確定的接枝聚合物PSF-g-PTFEMA，并且產(chǎn)物接枝量隨反應(yīng)時間的增加而線性增加。將PSF-g-PTFEMA與PSF共混，采用相轉(zhuǎn)化法制備平板共混膜，研究發(fā)現(xiàn)，共混膜表而的靜態(tài)水接觸角從純膜的60.17°提高到

3、了81.07°，即改性使膜表面的疏水性能得到了提高。
　　 親水改性是傳統(tǒng)膜改性的主要目的，實驗以氯甲基聚醚砜(CMPES)中空纖維膜為基膜，通過SI-ATRP法在膜表面接枝親水單體聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMA)，從而提高膜表面的親水性。掃描電鏡和膜的物理結(jié)構(gòu)測試結(jié)果說明，反應(yīng)主要發(fā)生在膜表面；ATR-FTIR分析結(jié)果表明，膜表面得到了結(jié)構(gòu)確定的聚合物PES-g-P(PEGMA)；GPC分析結(jié)果顯示聚合物分子量隨反應(yīng)時

4、間的增加而線性增加，分子量分布較窄，膜表面的接枝密度也隨反應(yīng)時間的增加而線性增加，說明接枝反應(yīng)具有可控聚合的特征；研究還發(fā)現(xiàn)，在不改變膜截留性能的前提下，改性使膜的親水性和抗污染能力都得到了明顯改善。
　　 在膜的使用過程中，微生物也可以造成膜污染。為了提高膜的抑菌性能，實驗再次使用SI-ATRP法，在CMPSF膜表而接枝功能單體4-乙烯基吡啶(4VP)，使膜表面具有很強的絡(luò)合能力，然后再在膜表面絡(luò)合吸附Cu離子，通過改變?nèi)軇┯?/p>

5、量考察單體濃度對接枝反應(yīng)的影響。為了作對比研究，實驗又采用共混法直接在PSF鑄膜液中同時添加P4VP和Cu離子紡制中空纖維共混膜，考察了P4VP用量對共混改性的影響。通過掃描電鏡觀察了兩種方法改性前后膜的斷面和表面形貌，同時測定了膜表面Cu元素的百分含量；通過分析膜內(nèi)N元素的含量變化驗證膜表面聚合物的接枝量，并且考察了改性前后膜的水通量和截留率變化。實驗結(jié)果說明，溶劑用量為20mL時接枝改性效果最佳，膜表面聚合物的接枝密度可以達到4.7