[发明专利]一种具有超亲水性能的PVDF/PDA复合膜

说明书

本发明公开了一种具有超亲水性能的PVDF/PDA复合膜，属于高分子功能复合膜改性领域。通过将多巴胺加入缓冲溶液中，磁力搅拌24‑72h后，加入PVDF膜，磁力搅拌3‑5天；大量PDA微球在膜上、下表面和膜孔壁上原位生成而改性得到的膜整体亲水化结构，其中膜断面是PDA微球平铺覆盖膜孔壁但膜孔间相互连通的海绵状结构。由于多巴胺本身良好的亲水性和改性过程中膜微反应器效应的存在，使得改性得到的PVDF/PDA复合膜在作为水处理应用膜时亲水性能和抗污染性能得到了大幅度的提升。本发明改性效果显著，制备工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施，在水处理、生物医学等领域具有潜在的广泛应用价值。

技术领域

本发明涉及一种具有超亲水性能的PVDF/PDA复合膜，属于高分子功能复合膜改性领域。

背景技术

PVDF(聚偏氟乙烯)是一种结晶型聚合物，结晶度30％-80％，呈白色粒状或粉末状。PVDF具有良好的热稳定性，结晶熔点约170℃，热分解温度在300℃以上，长期使用温度范围为-40℃-150℃；具有优良的化学稳定性，常温下不被酸、碱、氧化剂和卤素腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定，仅溶于极少数极性溶剂、发烟硫酸、强碱等；机械性能突出，具有良好的抗冲击强度，韧性好，硬度大，耐磨性能好；并且还具有突出的耐γ射线、紫外线辐射等性能。因此，PVDF是一种比较受欢迎的膜材料，商业PVDF膜在微滤和超滤水处理中具有普遍的应用，已成功地应用于饮用水、气体过滤、污染物去除、溶剂精制和膜蒸馏等领域。然而，由于PVDF膜本身较强的疏水性，使得它在水处理时容易吸附水中的蛋白质、油滴、胶体或其它有机物质而造成膜孔堵塞，造成渗透通量、选择性能和使用效率的下降，且在作为生物分离和血液接触材料时容易形成凝结、引起并发症等，限制了其在水处理及生物医学等领域的应用。因此，对PVDF膜材料进行亲水化改性，可以有效地提高PVDF膜的抗污染性能、分离性能和生物性能，并将提升PVDF膜在经济社会发展过程中的实际应用价值。

多巴胺作为L-多巴的儿茶酚衍生物，结合了L-多巴的邻苯二酚基团和赖氨酸的氨基官能团，被认为很好地模拟了海洋生物贻贝中Mfp-5的黏附组分，实现潮湿环境中对基体表面的附着。多巴胺在水溶液中很容易被溶解氧所氧化，继而引发自聚-交联反应，在几乎任何一种固体材料表面形成紧密附着的复合层。多巴胺自聚-复合表面改性技术的特点：1）经济高效、绿色环保、操作简便，几乎适用于任何一种基体材料的表面改性，且对材料的外形和尺寸没有限制。2）经过多巴胺涂覆过的材料表面具有邻苯二酚活性官能团，可以进行二次反应，实现材料表面的进一步功能化。3）根据仿生原理合成的功能分子，能够通过其中的多巴胺仿生结构单元将其牢固锚定在材料表面，赋予材料表面更优的性能。因此，多巴胺自聚-复合法改性分离膜能够优化膜表面性能并赋予膜表面亲水性、抗污性能、抗菌性能、生物相容性等，在分离膜表面改性乃至固体材料表面改性方向具有广阔的应用空间和发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有超亲水性能的PVDF/PDA复合膜。本发明所述的复合膜结构是指由于大量PDA微球在膜上、下表面和膜孔壁上原位生成而改性得到的膜整体亲水化结构，其中膜断面是PDA微球平铺覆盖膜孔壁但膜孔间相互连通的海绵状结构。由于多巴胺本身良好的亲水性和改性过程中膜微反应器效应的存在，使得改性得到的PVDF/PDA复合膜具有良好的亲水性、抗污染性能以及生物相容性，且保持了聚偏氟乙烯的主链结构不被破坏，即保留了聚偏氟乙烯膜良好的物理性能，在水过滤净化和生物医学等领域具有广泛的应用价值。本发明制备工艺简单，易于操作，改性效果显著，对设备要求低，易于工业化实施。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

利用多巴胺的粘附性能和其与PVDF膜之间复杂的物理、化学键作用，以及多巴胺在一定缓冲溶液中聚合成球的特点，在不同时间点将PVDF膜加入多巴胺的缓冲溶液并磁力搅拌一定天数后，得到PDA微球原位生成改性的PVDF/PDA复合膜结构。

其制备方法具体为：