[发明专利]一种多巴胺改性聚砜膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多巴胺改性聚砜膜及其制备方法，具体为采用多巴胺(PDA) 对聚砜成膜材料进行改性，然后制备成膜，属于环境材料领域。

背景技术

膜分离可在温和条件下操作、没有相变，是化工领域的重要技术之一。膜 分离的核心是膜，膜材料的结构和物理化学性质对分离性能至关重要。常用的 膜材料有聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈等。这些材料具有优异的抗紫 外线和耐老化能力，并且化学稳定性好，室温下不受酸、碱等腐蚀，同时还具 有较好的热稳定性和机械强度，是性能优良的成膜材料。然而，这些材料改性 困难，极大制约了相应膜的广泛应用。为了满足应用环境要求，膜材料必须经 过功能化改性。目前，膜材料的改性分为接枝和共混改性。膜本体或表面进行 的接枝改性对反应条件要求苛刻，成本高，聚合物和膜结构可能遭到一定程度 的破坏；共混改性虽然过程简单，但几种材料之间相容性差异大，改性不均匀。

研究人员在探索改性膜材料的过程中发现了一种以静电吸附、氢键、配位 键及超分子相互作用为基础的改性方法。该方法简单可靠，可以对具有复杂形 貌的膜表面进行改性，制备有机/有机和有机/无机膜。

多巴胺是海洋生物贻贝足腺细胞所分泌的贻贝吸附蛋白的主要成分，是左 旋3,4-二羟基苯丙氨酸的类似物。由于多巴胺含有邻苯二酚以及氨基官能团，其 能够发生氧化聚合，在室温潮湿环境下可在许多无机以及有机材料(包括金属、 陶瓷、木材、石英以及聚合物)表面形成一层具有超强附着力的聚多巴胺(PDA) 复合层。这种粘附层具有优良的环境稳定性、良好的生物相容性，优异的亲水 性和富含大量-OH的后续反应平台。最近几年，一些课题组基于多巴胺对多种 膜表面进行了改性研究。Zhu课题组将PVDF、PE膜用多巴胺(XiZ-Y,XuY-Y, ZhuL-P,etal.JournalofMembraneScience,2009,327(1–2):244-253和JiangJ-H, ZhuL-P,ZhangH-T,etal.JournalofMembraneScience,2014,457:73-81.)进行改 性，提高了膜材料的亲水性和抗污染性。Cao等利用多巴胺对通过静电纺丝制成 的PVDF纳米纤维膜进行改性，将其应用于锂离子电池隔膜中，使锂离子电池 有较好的循环性能(CaoC,TanL,LiuW,etal.JournalofPowerSources,2014,248: 224-229.)。以上改性仅限于在已有膜表面改性，原有膜膜孔会减小，通量会降低， 牺牲了原来基膜部分性能，膜孔内部改性不完全。

针对现有技术的缺点和不足，本发明采用多巴胺从成膜原料聚砜粉末进行 改性，然后再通过相转化方法成膜，获得膜孔和膜表面同时改性的聚砜膜，克 服多巴胺后涂覆造成的原膜性能降低的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种多巴胺改性聚砜膜及其制备方法，通过在聚砜粉 末上形成的多巴胺粘附层对成膜材料进行改性，然后通过相转化法成膜，制备 结构稳定、性能均一的膜，克服多巴胺后涂覆方法造成的原膜性能降低的缺陷。 本发明制备过程简单，易于放大，适合工业化应用。

本发明所述多巴胺改性膜的制备方法如下：

(1)配制三羟甲基氨基甲烷溶液，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶 液；

(2)在室温持续磁力搅拌下，向步骤(1)所得Tris-HCl缓冲溶液中快速加入聚砜粉 末和乙醇或异丙醇或丙三醇；

(3)将步骤(2)所得混合液在25℃下磁力搅拌6～24h；

(4)将步骤(3)所得产物进行抽滤，然后用去离子水洗涤-离心3次，除去未粘附 的聚多巴胺以及多巴胺单体，然后将产物置于40℃真空干燥器内烘至恒重，即 得聚多巴胺改性的聚砜粉末；

(5)按质量分数分别称取15～35份步骤(4)所得聚砜粉末，2～5份致孔剂，60～83 份溶剂，混合，在50～70℃下搅拌2～6h形成均一铸膜液，真空脱泡0.5～1.5h 后，将铸膜液倾倒于干燥洁净的玻璃板上，用刮膜刀刮膜，然后放置于纯水凝 固浴中得到所述多巴胺改性聚砜膜。

本发明所述致孔剂为聚乙烯吡络烷酮(PVP)，聚乙烯醇(PEG)，环氧乙烷- 环氧丙烷-环氧乙烷(F127)三嵌段聚合物中的一种。

本发明所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)， N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种。