[发明专利]一种亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物改性领域，具体涉及一种亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种常用的合成聚合物膜的成膜材料，具有良好的机械性能，热稳定性，耐溶剂性以及耐微生物腐蚀性。但由于其低表面能和强疏水性的性质导致它的抗污染性和生物相容性较差，由其制备的聚合物多孔膜在实际应用中容易引起非特异性蛋白质吸附，限制了其在很多领域多方面的应用。

PVDF膜的改性方法很多，表面化学改性是其中一种很重要的方法。目前表面化学改性主要是通过等离子，臭氧预处理，导入引发点，然后通过原子转移自由基（ATRP）的方法接枝功能性单体。但聚合物在长时间照射下结构容易遭受破坏，并且这些离子对人体具有一定的危害性，这在一定程度上限制了这些改性技术的应用。

本发明利用聚偏氟乙烯原膜表面的C-F作为引发点，在其表面直接进行原子自由基转移聚合反应，将亲水性抗污染单体接枝到聚偏氟乙烯膜表面。这是一种较温和的改性方法，省去复杂的操作，无需昂贵的仪器，并且对人体的伤害不大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备方法。本发明制备工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施；制得的亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜具有良好的亲水和抗污染性能，且保持了聚偏氟乙烯主链结构不被破坏，因而具有和聚偏氟乙烯原膜一样的良好物理性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备方法：利用原子自由基转移聚合反应在聚偏氟乙烯原膜的表面接枝亲水性抗污染单体，得到亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜。

所述的一种亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备方法包括以下步骤：

1) 聚偏氟乙烯原膜的制备

将聚偏氟乙烯粉末溶于N,N-二甲基乙酰胺和聚乙烯吡咯烷酮的混合液中，配成质量分数10-20%聚偏氟乙烯溶液，70-75℃搅拌均匀，溶液脱泡，60-65℃刮膜，去除溶剂晾干得聚偏氟乙烯原膜；

2) 亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备

将聚偏氟乙烯原膜放入装有甲醇和水混合液的反应瓶中，加入亲水性抗污染单体和配体五甲基二乙烯三胺，通氮气，加入氯化亚铜；氮气保护下在40-45℃反应3-24小时，用0.5-1mol/L的氯化钠溶液在60-65℃振荡清洗12-24小时，晾干即得亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜。

步骤1) 所述的聚偏氟乙烯粉末与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为4:1-8:1。

步骤2) 所述的亲水性抗污染单体是丙烯酸，丙烯酰胺，聚乙二醇甲基丙烯酸酯，两性离子单体中的一种或多种的混合物。

所述的两性离子单体为甲基丙烯酸磺酸甜菜碱（SBMA）或甲基丙烯酸甜菜碱(CBMA)中的一种。

步骤2) 所述的聚偏氟乙烯原膜与亲水性抗污染单体的质量比为6:1-1:6；

步骤2) 所述的氯化亚铜的用量为亲水性抗污染单体的质量的1%-5%。

本发明的有益效果在于：

1）与现有技术相比，本发明创新性地利用聚偏氟乙烯原膜表面的C-F作为引发点，在其表面进行直接原子自由基转移聚合反应，将亲水性抗污染单体直接接枝到聚偏氟乙烯膜表面；

2）该方法制备的亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜具有以下优点：良好的抗污染性能，工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施，对人体没有伤害，能够保证制备的聚偏氟乙烯的物理结构不被破坏。

附图说明

图1是不同反应时间和反应浓度对聚偏氟乙烯原膜表面的接枝率的影响示意图；

图2是纯PVDF膜和不同接枝密度PVDF-g-PSBMA膜的接触角随时间变化示意图；图中，M1：接枝密度为39.4μg/cm的改性膜； M2：接枝密度为88.3μg/cm的改性膜；M3：接枝密度为101.1μg/cm的改性膜；接枝密度越大，纯水接触角越小。

具体实施方式

以下是本发明的几个具体实例，是对本发明的进一步阐述。具体实施例不限制本发明权利要求。

实施例1

1) PVDF原膜的制备：