[发明专利]含有铵根和膦酸根两性离子基团的聚合物共混物及其制备方法

说明书

本专利申请得到国家青年自然科学基金项目（课题编号为：51503151）和天津市科 技支撑重大专项项目（合同号为：12ZCDZSF07000）的资助。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及纳滤、反渗透水处理膜材料的制备领域，特 别涉及含有铵根和膦酸根两性离子基团的聚合物共混物的结构及其制备方法，更具体的说 是一种含两性离子水处理膜材料及其制备方法。

背景技术

近年来，两性离子聚合物（聚合物中既含有阳离子单元又含有阴离子单元）已经成 为很好的抗污染的材料。在超滤膜上涂上类磷脂的聚合物，其中含有的两性官能团单元可 以提高膜的通量并减少污染（PolymerInternational,2009,58(12):1350-1361）。材料 中相对电荷的存在，使得两性离子表面可以形成“自由水”的水合层，而使得材料具有很好 的生物相容性及抗污染能力。最初，Hawes等（JournalofMembraneScience,1995,107 (3)209-218；JournalofMembraneScience,2010,362(1-2):326-333）利用等离子体刻 蚀技术将两性离子graftedzwitterionic2-methacryloyloxy-ethyl phosphorylcholine2-甲基丙烯基酰氧基-乙基磷酸胆碱接枝到ontosurfacesofpoly (vinylidenefluoride)(PVDF)andcellulose聚偏氟乙烯(PVDF)和醋酸纤维素 acetate(CA)microfiltrationmembraneswiththeplasmaetching(CA)的微滤膜 technique[19].Afterthat,Zhaoetal.tetheredthezwitterionic的表面，提高 了水处理微滤膜的性能。但是由于表面接枝制备过程复杂、需要特定的仪器，因而不适于大 量制备。Jiang等(JournalofMembraneScience,2009,340(1):164-170)通过直接聚合 制备了无规的含有磺酸和铵根的聚丙烯腈类聚合物并与聚丙烯腈(PAN)共混制备了不对称 的超滤膜，膜的水通量和抗污染能力都有所提高。2012年，Cao^[等(JournalofMembrane Science,2012,390-391(3):243-253.)采用水相自由基反应制备了新型的两性离子聚合 物PDHD：并通过表面涂覆在聚砜支撑层上后，再与戊二醛交联制备复合的纳滤膜，得到了较 高的水通量和抗污染能力。但是这些材料的制备难以控制，且化学稳定性差，易分解。

聚芳香醚（或硫醚）聚合物由于其化学稳定性高，机械性能、耐热性能好，在膜水处 理以及质子或阴离子交换膜燃料电池领域有着广泛的应用。氨化的聚芳香醚（或硫醚）聚合 物中的官能团氨基，不仅可以直接交联得到新型的交联高分子化合物，而且可以转化为骨 架含阳离子的亲水性可控的新型高分子材料。目前含有铵根离子的聚芳香醚（或硫醚）在膜 水处理方面的应用鲜有报道。经对现有技术文献检索发现，早在1982年Kesting,R.E.就 制备了醋酸纤维素和季铵化的聚哌嗪邻苯二酰胺的复合反渗透膜，具有较好的热稳定性和 抗氯性[Report(1982),49pp]；2011年Kovacs,JasonR利用层层分散的方法，制备了聚 二烯丙基二甲基氯化铵/4-磺酸盐聚苯乙烯/蒙脱石的反渗透复合膜，提高了反渗透膜的选 择性[PMSEPreprints(2011)]。

含有膦酸的高分子材料具有热稳定性高、抗氧化性能卓越、分子间容易形成氢键、 含量较高时也可能保持很低的溶胀等特点。但是由于合成膦酰化的聚合物比较困难，因此 对于这一类的聚合物材料研究相对较少。