[发明专利]原位聚合微交联聚乙烯吡咯烷酮改性聚醚砜中空纤维膜及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位聚合微交联聚乙烯吡咯烷酮改性聚醚砜中空纤维膜及其制备方法和用途，属功能高分子材料的制备领域。 

背景技术

聚醚砜（Polyethersulfone，简称PES）材料是于1972年由英国ICI公司首先开发成功并商品化的一种特种工程塑料，其牌号为“Victrex PES”。PES特种工程塑料，由于其玻璃化温度高，物化稳定性好，是一种性能优异的工程用特种高分子材料。聚醚砜制备成平板膜或中空纤维膜，应用于血液净化和水处理等领域已有很多报道，但利用原位聚合微交联聚乙烯吡咯烷酮对聚醚砜膜进行改性，提高膜材料的血液相容性，国内外至今尚无研究报道和产品问世。 

对聚醚砜膜进行改性以提高膜在血液净化应用中生物相容性的研究报道很多，主要包括三大类方法（Zhao CS et al.,Progress in Materials Science,2013,58:76）：（1）本体改性（2）共混方法；（3）表面改性。本体改性是直接在聚醚砜链上通过化学方法，引入功能基团从而对其进行化学改性。比如Guan R等人（European Polymer Journal,2005,41(7):1554）以浓硫酸做溶剂，氯磺酸作为磺化剂，对聚醚砜进行磺化改性得到磺化聚醚砜。本体改性在对聚醚砜链进行化学改性的同时也会产生让其断链、性能下降等负面作用，从而限制其应用。物理共混方法是直接把改性剂混入到聚醚砜溶液中，然后制备成膜。通过物理共混改性聚醚砜膜的方法较为便捷，但是简单的共混在聚醚砜成膜时改性剂存在较为严重的洗出问题，且改性剂与聚醚砜的相容性也不好，共混改性量有限。针对共混改性方法的缺点，有研究提出采用化学键合的方法引入功能基团来改性聚醚砜膜表面。但是此种方法化学反应流程较长，过程复杂，产率较低，耗能，污染大。 

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是一种水溶性线性结构的聚酰胺，具有较强的亲水性，常作为添加剂或改性剂在亲水性超滤/微滤膜的制备中广泛应用（Chen LP等人,Polymer,2002,43:1429）。鉴于PVP良好的改性性能，其已被广泛的应用于多种膜材料的改性当中。但 由于PVP极易溶于水，这使得膜在改性后聚乙烯吡咯烷酮会慢慢洗出，膜的亲水稳定性较差（Wan LS等人,Journal of Polymer Science Part B:Polymer Physics,2006,44(10):1490）。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而开发的一种原位聚合微交联聚乙烯吡咯烷酮改性聚醚砜中空纤维膜及其制备方法和用途，其特点是原位聚合微交联聚乙烯吡咯烷酮能很好的固定于聚醚砜网络链之间，共混改性聚醚砜中空纤维膜，该中空纤维膜洗脱率低，具有持久、稳定的亲水性、抗蛋白污染能力和血液相容性好的优点。 

本发明的目的由以下技术措施实现：其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。 

原位聚合微交联聚乙烯吡咯烷酮改性聚醚砜中空纤维膜由以下组分制成： 

1）聚醚砜溶液由以下组分制成 

聚醚砜    10～25份 

溶剂      90～75份 

2）原位聚合微交联聚乙烯吡咯烷酮改性聚醚砜溶液由以下组分制成 

单体乙烯基吡咯烷酮  聚醚砜溶液质量的2～20% 

交联剂              单体摩尔分数的0.5～10% 

引发剂              单体摩尔分数的0.25～5% 

其中，交联剂为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺或甲基丙烯酸缩水甘油酯；引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈。 

所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的任一种。 

原位聚合微交联聚乙烯吡咯烷酮改性聚醚砜中空纤维膜的制备方法包括以下步骤： 

1）改性聚醚砜纺丝原液的制备 

将聚醚砜10～25份和溶剂90～75份加入带有搅拌器、温度计和加热器的反应釜中，搅拌溶解完全后加入单体乙烯基吡咯烷酮为聚醚砜溶液质量的2～20%、交联剂为反应单体摩尔分数的0.5～10%、引发剂为反应单体摩尔分数的0.25～5%，在搅拌下，于温度50～95℃聚合反应2-24h，得到聚乙烯吡咯烷酮改性聚醚砜溶液，经放置“熟化”制得改性聚醚砜纺丝原液； 

2）改性聚醚砜中空纤维膜的制备