[发明专利]一种对温度、酸度响应的聚砜多孔膜及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于膜制备和改性技术领域，特别涉及一种对温度、酸度响应的聚砜多孔膜及制备方法与应用。

背景技术

聚砜是略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物，力学性能优异，刚性大，耐磨、高强度，热稳定性高，耐水解，尺寸稳定性好，成型收缩率小，无毒，耐辐射，耐燃，有熄性，化学稳定性好，除浓硝酸、浓硫酸、卤代烃外，能耐一般酸、碱、盐，在酮，酯中溶胀。基于聚砜制备得到的多孔膜具有和聚砜基底一样的优越性，其在电子电气、食品和日用品、汽车用、航空、医疗和一般工业等部门均有广泛应用。

由于聚砜膜本身具有疏水特质，因此限制了其在很多领域的应用，其接触角一般大于70°，传统对聚砜膜的改性仅限于环境响应性改性。对聚砜膜进行亲水改性，可以有效减少滤液中的环境响应性物质在聚砜膜表面的吸附，但随着膜的使用会出现膜通量的下降，这是因为：（1）难溶于水的细小颗粒物吸附在膜表面，堵塞膜孔通道；（2）在一定压强下反复的使用，造成膜孔形变，膜结构损坏。

解决问题（1）通常需要的手段是将膜进行反洗，即通过反向加压，让原本嵌顿在膜孔内的颗粒物从原路析出。但相对于恒向施压，变向施压操作起来较为繁琐。要达到问题（2）的要求，需要尽可能的不添加其他的功能聚合物，保证聚砜基底的物理化学性能没有变化。

如何制备得到可以恒向施压就可以出去聚砜膜表面的颗粒吸附物，同时又能保持聚砜基底的物理化学性能的膜，是本专利的主要目的。

如果能使得膜孔的尺寸在改变外界条件下可控的的增加，并且又可以回复，则能够通过恒向施压解决问题（1）。当颗粒物嵌顿在聚砜膜孔内时，通过改变外界条件，使得聚砜膜孔尺寸增大，则颗粒物就可以被水压冲过聚砜膜孔从而被去除。之后再改变外界条件，让聚砜膜孔回复到原先的尺寸，重复使用。而温度和pH又是最容易达到的可以改变的手段。为达到此目的，设计合成制备膜孔具有温度或pH响应的聚砜膜是十分有意义的。

常用的共混改性法改性聚砜膜，即将含有特定亲水或疏水单元的添加剂和聚砜以一定比例共混成膜，和本发明比较类似的专利是CN101721023A，该发明的基底膜是聚偏氟乙烯，通过接枝刺激响应性聚合物侧链来达到问题（1）所需要的效果。但是这种方法对膜基底的物理化学性能会有影响，会造成成膜性变差，膜孔不均一，膜结构不稳定，不利于解决问题（2）。专利CN1962040A的专利采用了复合法，即将温敏性的聚合物覆盖在基底膜表面达到问题（1）的效果，但此方法的局限在于温敏性聚合物的成膜性能极差，而且和基底膜的结合仅属于物理结合，此法制备的膜稳定性有待提高。

近年来，通过表面引发制备得到温度或pH响应的聚砜膜已有多篇类似的文献和专利报道。专利CN102875195A以及CN103123958A、文献Journal of Membrane Science352（2010）22–31以及Journal of Membrane Science442（2013）206–215都报道了此方法制备的外界环境响应性的膜。这种方法的优越性在于，聚合物改性只在膜表面进行，对膜基底的物化性能不会有影响。可以满足问题（2）所需要的要求。但是此方法的局限性也很明显，表面引发接枝聚合物，需要对基底膜进行特殊处理，从而提供可用引发的表面官能团。例如等离子体辐射，紫外照射，酸碱处理等，这些方法有些操作起来成本高昂，无法大规模生产，有些条件较为苛刻，会对基底膜本身产生不良影响，同时表面引发聚合对操作条件要求也较高，需要严格无氧，否则聚合效率和聚合可控性将大打折扣。因此对于改性聚砜膜来说，需要更加温和简单的手段。

点击化学作为一种近年来在高分子领域被广泛关注和使用的方法，具有反应条件简单容易操作，条件温和不苛刻的突出特点。

本专利结合点击化学的优势，针对之前所述的问题进行了制备方法的改进，首先将叠氮化聚砜和聚砜基底进行共混。在聚砜基底引入可供反应的叠氮官能团，由于叠氮化聚砜物化性能和聚砜基底极为相似，因此此共混对聚砜基底的性能影响极小，避免了问题（2）所述的缺陷。其次，将预先制备好的末端含有炔基的温敏性聚合物通过点击化学反应温和的接枝到聚砜/叠氮化聚砜共混膜表面和膜孔内壁表面，达到了解决问题（1）所需要的目标。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种对温度、酸度响应的聚砜多孔膜。

本发明的另一目在于提供上述对温度、酸度响应的聚砜多孔膜的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述对温度、酸度响应的聚砜多孔膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：