[发明专利]一种温敏型两亲性聚合物改性纸基滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种温敏型两亲性聚合物改性纸基滤膜，其制备首先以乙二胺与丙烯酸甲酯为原料合成了端基为四个胺基的树枝状大分子，然后利用胺基与滤纸纤维表面羟基反应，得到负载有树枝状大分子的滤纸基膜；之后以2‑巯基丙酸作为链转移剂，参加N‑异丙基丙烯酰胺的聚合反应，制备得到聚N‑异丙基丙烯酰胺羧酸衍生物，其末端羧酸基团在脱水剂作用下与树枝状大分子的胺基反应，在纸基表面引入温敏性聚合物，得到温敏型滤膜。本发明滤膜表面的温敏聚合物聚N‑异丙基丙烯酰胺的水溶液在31℃‑33℃附近存在着亲水/疏水的转变，在实现在外界环境刺激下，实现对蛋白质、油水相等的有效分离。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种温敏型两亲性聚合物改性纸基滤膜及其制备方法。

背景技术

随着膜技术的不断发展，膜不再是传统意义上不能响应环境变化的材料，而是已经从大众化向智能化、功能化的方向发展。这类分离膜会随外界环境（如：pH值、电场/磁场、温度、化学物质、光及压力等）的变化而变化，通过自主的调节其分离透过性能，表现出智能性，从而可以适应复杂的分离环境。因而，这类分离膜也常常被称为智能膜，其结构可以随着外界刺激的变化而可逆的变化，导致膜的性能如亲疏水性、膜孔径大小的改变，从而使膜的通量得到控制，膜的选择性得到提高。

张净、张晓云等人在其《纤维素基杂化材料的制备及其温敏性能研究》一文中，通过浓硫酸预处理法得到纳米纤维素悬浮液，利用静电吸附法制备出了高比表面积的纳米纤维素-二氧化硅核-壳杂化材料，并利用原子转移自由基聚合反应制备出了具有温敏效应的纳米纤维素温敏材料，但其对外界温度的敏感性不高。

与传统的线型温敏聚合物相比，目前新兴的具有紧密球形或类球形结构的树形温敏高分子和超支化温敏聚合物的低临界溶解温度对自身结构和外界环境的变化更敏感。因此，可以预期树形温敏高分子和超支化温敏聚合物可以填补或改进线型温敏聚合物的不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种温敏型两亲性聚合物改性纸基滤膜及其制备方法，实现对蛋白质、油水相等的有效分离。

一种温敏型两亲性聚合物改性纸基滤膜，其制备首先以乙二胺与丙烯酸甲酯为原料合成了端基为四个胺基的树枝状大分子，然后利用胺基与滤纸纤维表面羟基反应，得到负载有树枝状大分子的滤纸基膜；之后以2-巯基丙酸作为链转移剂，参加N-异丙基丙烯酰胺的聚合反应，制备得到聚N-异丙基丙烯酰胺羧酸衍生物，其末端羧酸基团在脱水剂作用下与树枝状大分子的胺基反应，在纸基表面引入温敏性聚合物，得到温敏型滤膜。

具体步骤如下：

（1）端胺基树枝状大分子的合成：

①、将1-4重量份乙二胺加入到带有磁力搅拌子、回流冷凝管和温度计的三颈瓶中，以乙二胺和丙烯酸甲酯摩尔比为1:8的量加入丙烯酸甲酯以及9-18份甲醇，搅拌混合均匀，于20-30℃下搅拌反应5-7小时，减压蒸馏，得到淡黄色液体；

②、将上述淡黄色液体中与12-21份甲醇、23-32份乙二胺依次加入到三颈瓶中，搅拌混合均匀，于20-30℃下搅拌反应20-26小时，减压蒸馏，得淡黄色透明粘稠状液体产物；

（2）将滤纸基膜用去离子水浸泡、清洗后干燥，剪裁成适宜尺寸，置于相应尺寸的布氏砂心漏斗，将上述端胺基树枝状大分子用少量去离子水稀释后缓慢滴加到布氏砂芯漏斗中，保持5-10分钟，然后用真空泵抽滤，时间为3-8分钟，如此反复循环7-10次，将滤纸基膜取出，室温干燥，得到负载有树枝状大分子的滤纸基膜；

（3）聚N-异丙基丙烯酰胺羧酸衍生物的制备：