[发明专利]一种紫外光两步接枝自动化装置

说明书

技术领域

本发明属于高分子膜材料制备工艺及改性领域，具体涉及一种紫外光两步接枝自动化装置。

背景技术

高分子材料在各个领域都有广泛的应用，如膜过滤、衣服布料、薄膜技术、微电子设备、生物材料等。在许多应用领域，高分子材料的应用需要多种特性的结合，如物理、化学及表面特性等。作为高分子分离膜材料，既需要较高机械强度，又需要化学性质稳定，还需要表面亲水、或疏水，或带电等，以适应不同分离领域的应用。然而，很多高分子材料受本身固有性质所限，并不能同时具备多种特性，因此对高分子有机膜材料进行表面改性成为目前的研究热点。

表面改性相对于合成新型高分子材料是一种更为简单的获得新材料的方法，能获得更多的想要的特性，同时又不改变高分子材料本身的固有特性。而目前广泛应用的膜材料大多都是疏水的，这样表面能很高，不亲水。有研究表明，膜表面和过滤溶液之间的相互作用是造成膜污染的主要原因，比如蛋白质类物质就很容易粘附于膜表面。除了疏水特性，膜表面的位阻效应也会对膜污染程度产生影响，空间位阻大就能阻止蛋白质的粘附，因次对表面结构进行改性就显得十分重要。

表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能等。简单地讲，就是最小化不想要的膜面作用（如膜面吸附或粘附），提高膜的选择性如使膜表面具有催化特性，对异构体的选择作用，或某种生物分子的选择性。

对于膜表面改性方法的使用，需要考虑的因素主要有均匀性、重现性、稳定性、工程控制是否简便、成本是否合理以及是否能精确地接枝官能团。紫外光接枝技术对材料的穿透力差，接枝聚合可以严格地限定在材料的表面或亚表面进行。它具有不损坏材料的本体性能同时又使其具有特定的表面特性，此外紫外辐射的光源及设备成本低，易于连续化操作等优点，近年来发展快速，极具工业应用前景。

紫外光接枝按聚合步骤可以分为两步和一步法：

两步法指基材先经过处理，表面涂覆上引发剂，或者产生过氧化物等活性点，然后把处理后的基材置于单体浴中引发接枝反应。

一步法指在引发剂、单体的体系中直接聚合反应，活性种的产生和接枝聚合同时发生。

一步法光接枝反应中光敏剂对紫外线的屏蔽作用较明显，接枝率一般较低，同时在光照过程中容易出现光盲区，导致膜表面接枝不均匀现象。

相较于一步法而言，两步法将表面引发剂的形成和接枝聚合分为两步进行，可对接枝位置的数目和接枝链的链长分别控制，可控性更强，接枝效率更高，接枝更加均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫外光两步接枝自动化装置，以改进公知技术中存在的接枝不均匀、接枝效率低、单体易均聚的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的紫外光两步接枝自动化装置，其结构包括：

一封闭的紫外光屏蔽箱，顶部的出风口安装有对紫外光屏蔽箱的箱体进行通风及降温的排气扇；

紫外灯通过可伸缩支架固定在紫外光屏蔽箱内的上部，紫外灯管套设在石英水套中；

紫外光屏蔽箱内部对应于紫外灯的下方，设有盛放引发剂的密封激发箱；

密封激发箱对应于紫外灯的部分是石英玻璃盖，密封激发箱的箱体两侧分别连接第一抽吸泵和第二抽吸泵，第一抽吸泵通过第一电磁流量控制阀连接连续引发槽的引发剂进口，第二抽吸泵通过第二电磁流量控制阀连接连续引发槽的引发剂出口，使引发剂在密封激发箱和连续引发槽之间循环流动，并在连续引发槽内与经滑轮牵引的膜接触连接，使膜表面产生活性点；在滑轮牵引下带有活性点的膜进入连续接枝槽进行接枝聚合反应，实现两步连续接枝；

密封激发箱的箱体两侧分别设有氮气进口和氮气出口，以及温控探头；

排气扇、紫外灯、温控探头、第一抽吸泵、第一电磁流量控制阀、第二抽吸泵和第二电磁流量控制阀均连接至自控系统。

所述的紫外光两步接枝自动化装置中，紫外灯管套设在带有冷却水的石英水套中。

所述的紫外光两步接枝自动化装置中，密封激发箱为圆形槽体，通过螺纹紧固件将石英玻璃盖固定在圆形槽体上形成密封容器，以实现引发剂与空气的隔离，紫外光透过石英玻璃盖对引发剂进行激发。

所述的紫外光两步接枝自动化装置中，自探系统为PLC自控系统，以对紫外洒激发时间、引发剂的温度进行实时监控与调节，并通过数据记录系统进行实时记录。

本发明的效果是：

1）本发明的紫外光两步接枝自动化装置，能对有机膜表面进行自动化、连续化的表面改性，为制备特殊分离性能的膜材料提供了有利的工具。