[发明专利]一种温度敏感响应型智能陶瓷复合膜制备方法及产品

说明书

技术领域

本发明属于膜技术领域，涉及陶瓷复合膜的制备方法，具体涉及一种温度敏感响应型智能陶瓷复合膜制备方法及产品。

背景技术

膜分离技术与传统的分离技术如色谱、蒸馏相比，它具有分离效率高、能耗低、操作方便、不污染环境、易于放大、能与其它分离技术耦合等突出优点。而在膜分离技术中，膜材料是实现分离过程的关键。迄今，膜材料虽然已经得到了长足的发展，但传统功能膜的透过性能基本上与环境因素无关，而自然界却有许多具有环境响应行为的智能膜。由于智能膜在控制药物释放、化学分离、生物分离、化学传感器、人工细胞、人工脏器、水处理等许多领域具有重要的潜在应用价值，被认为将是21世纪膜科学与技术领域的重要发展方向之一。

智能膜又被称为环境感应式开关膜，而这种膜一般是在多孔膜基材上接枝智能化“聚合物刷”作为环境感应开关，该“聚合物刷”开关能感应环境因素的变化而改变它的构象，从而引起膜的渗透性能发生变化。而在众多环境感应式开关膜中，温度响应开关膜备受人们的关注，这是因为温度变化是最容易设计和控制的一种。通常温敏型聚合物包括酰胺类、聚醚、醇类和羧酸类等，它们都具有低临界溶液温度(Lowercriticalsolution temperature，LCST)。N-异丙基丙烯酰胺的聚合物是一种智能材料，它的聚合物对温度的响应速度很快，并且其LCST为32℃与人体温度接近，另外PNIPAM长链上含有羟基基团(OH)，具有很好的亲水性。因此很多研究都是将N-异丙基丙烯酰胺作为功能单体接枝到膜上，这样不仅提高了膜的亲水性，还赋予膜的温度响应这一新的特性。

目前，文献报道有关以N-异丙基丙烯酰胺作为接枝单体，制成的温度敏感智能复合膜的方法主要有以下几种：

1.化学接枝法：通过化学接枝的方法在聚碳酸脂膜上接枝N-异丙基丙烯酰胺。台湾学者S.J.Lue等通过调节溶液的温度控制膜孔开关性能，实验发现制得的膜的开关性能可达到了25.8(40℃时渗透通量与30℃时渗透通量比)，且膜的渗透通量在34℃时发生突变，这与N-异丙基丙烯酰胺的临界温度相近。(参见文献：S.J.Lue，J.-J.Hsu，C.-H.Chen，Thermallyon-off switching membranes of poly(N-isopropylacrylamide)immobilized in track-etched polycarbonate films，Journal ofMembrane Science，2007，301：42-150.)。

2.等离子体法：芬兰学者M.Hesampour等人首先采用电晕放电的方法，在聚砜超滤膜表面形成活性中心自由基；然后再以过硫酸钾为引发剂，将电晕处理后的膜浸渍在N-异丙基丙烯酰胺的乙醇和N，N-亚甲基丙烯酰胺溶液中引发烯烃单体聚合，使得聚砜膜表面上接枝PNIPAAm链，制得的膜对温度具有一定的敏感性。对浓度为35kg/mol的PEG和500kg/mol葡萄糖，未改性膜对其截留率和渗透通量随着温度变化是恒定不变的，但接枝N-异丙基丙烯酰胺后对PEG和葡萄糖其截留率随着温度升高而降低而渗透通量随着温度升高而升高，且在临界温度时发生突变。(参见文献：M.Hesampour，T.Huuhilo，K.Makinen，et al，Grafting oftemperature sensitive PNIPAAm on hydrophilised polysulfoneUF membranes，Journal of Membrane Science，2008，310：85-92.)。

3.辐照诱导接枝法：Shtanko等人用Co-60γ射线源辐照浸入到N-异丙基丙烯酰胺溶液的PET膜和聚丙烯膜，得到温度敏感型膜。而通过AFM观察发现，接枝不仅在膜的表面和膜的孔内，而且还在膜的主体上，这也说明了利用辐照诱导接枝的方法在一定程度上损坏了基膜的本体。(参见文献：N.I.Shtanko，V.Y.Kabanov，P.Y.Apel，et al，Preparation ofpermeability-controlled track membranes on the basis of‘smart’polymers，Journal of Membrane Science，2000，179：155-161.)。