[发明专利]一种含有氨基反应官能团的囊泡的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及反渗透膜技术领域，特别涉及一种含有氨基反应官能团的囊泡的制备方法及其在反渗透膜中的应用。

背景技术

目前，含水通道蛋白反渗透膜的制备方法是先将水通道蛋白用囊泡为载体进行装载得到水通道蛋白囊泡，其中囊泡为磷脂双分子层或ABA两亲性嵌段共聚物或AB两亲性嵌段共聚物；然后通过聚酰胺层内部高度交联的结构将水通道蛋白囊泡物理封装起来，最终得到含水通道蛋白反渗透膜。专利201610096515.5公开了上述制备含水通道蛋白复合反渗透膜的制备方法。

由于反渗透膜在渗透过程中需要施加较大的压力，仅仅依靠聚酰胺层内部高度交联的结构对水通道蛋白囊泡进行物理封装，在渗透过程中封装的水通道蛋白囊泡受到挤压和水流的冲刷，存在移位、变形、破裂等风险，破坏水通道蛋白囊泡结构的完整性，并且一旦发生将会导致水通道蛋白反渗透膜分离性能的丧失。

发明内容

本发明提供一种含有氨基反应官能团的囊泡，能够参与到聚酰胺界面聚合反应中，不仅被物理封装于聚酰胺层内部高度交联的结构，更重要的通过化学键作用使水通道蛋白囊泡和聚酰胺层内部高度交联的结构结合在一起，在渗透过程中起到柔性缓冲和锚固的作用，大大降低聚酰胺层内部水通道蛋白囊泡移位、变形、破裂等潜在风险，大大延长含水通道蛋白反渗透膜的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

一种含有氨基反应官能团的囊泡，所述囊泡包括ABA或AB两亲性嵌段共聚物及包埋于所述ABA或AB两亲性嵌段共聚物的水通道蛋白，其中所述ABA或AB两亲性嵌段共聚物上接枝有可参与聚酰胺界面聚合反应的氨基反应官能团。

优选地，ABA或AB两亲性嵌段共聚物包括A嵌段为PS，B嵌段选自PEG、PEO中的一种，A嵌段的聚合度为100-900，B嵌段的聚合度为30-205。

优选地，所述ABA或AB两亲性嵌段共聚物上接枝上可参与聚酰胺界面聚合反应的氨基反应官能团的方法为：先进行所述ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氯甲基化，再进行氯甲基化ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氨化。

优选地，所述囊泡的制备还包括：使用氨化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物包埋所述水通道蛋白。

优选地，所述ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氯甲基化方法为：将ABA或AB两亲性嵌段共聚物在30-60℃溶于二氯甲烷，加入适量的Lewis酸催化剂，缓慢滴加氯甲基化试剂，搅拌反应1-10h，终止反应。反应的后处理为：用沉淀剂析出共聚物，用去离子水反复冲洗，直至共聚物中没有氯离子，60℃下真空干燥6-24h，得到氯甲基化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物。采用佛尔哈德法测定ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氯甲基化程度为10％-30％。

氯甲基化试剂选自1，4-二氯甲氧基丁烷、氯甲基烷基醚、甲醛/氯化氢中的一种，用量为ABA或AB两亲性嵌段共聚物的1-35wt％。

沉淀剂为甲醇、乙醇、甲醇/水、乙醇/水中的一种或多种。

Lewis酸催化剂选自SnGl₄、ZnGl₂、TiCl₄中的一种。

优选地，氯甲基化ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氨化方法为：在室温(25℃)下，将氯甲基化ABA或AB两亲性嵌段共聚物浸泡于过量的二元胺中，使二元胺与ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氯甲基发生亲核取代反应，反应时间为30-120min。反应的后处理为：取出ABA或AB两亲性嵌段共聚物依次用乙醇、蒸馏水反复浸泡洗涤，真空干燥，得到氨化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物。ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氨化程度利用酸碱滴定法测定氨化ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氨基含量来进行表示。

优选地，氨化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物中氨基含量1-15％，更优选为2-6％。过大的氨基含量会改变A嵌段的疏水性，从而影响球形微米囊泡胶束的自组装。此外，氨化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氨基含量过大，过多得参与聚酰胺界面聚合反应，会破坏原先聚酰胺分离层内部的交联结构。

在氯甲基化ABA或AB两亲性嵌段共聚物的氨化过程中，所用的二元胺选自乙二胺、丙二胺、己二胺、1，3-二氨基环己烷、对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、二氨基甲苯、哌嗪、2，5-二甲基哌嗪中的一种或多种。

优选地，氨化的ABA或AB两亲性嵌段共聚物中氨基主要为伯胺和仲胺。