[发明专利]一种聚醚砜滤膜表面改性方法

说明书

本发明公开了一种聚醚砜滤膜表面改性方法，将聚醚砜滤膜用等离子体处理，引发甲基丙烯酸缩水甘油酯在膜表面接枝聚合，然后在弱碱性条件下与氨基酸引发环氧开环反应，得到氨基酸两性离子表面改性的聚醚砜滤膜。该方法工艺简单，条件温和，显著提高聚醚砜滤膜的亲水性和抗蛋白粘附性能。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种抗粘附聚醚砜滤膜改性方法。

背景技术

聚醚砜是优异的分离膜材料，具有机械强度高、物理和化学稳定性好、成膜特性优良、廉价易得等优点，在水处理、生物分离等许多过滤领域得到广泛应用。但是聚醚砜具有强烈疏水性，容易引起蛋白质、微生物等在多孔分离膜表面大量吸附，从而堵塞膜孔，造成严重的膜污染，导致膜分离效率下降，影响分离膜的使用寿命。

对膜材料进行改性，提高表面亲水性，赋予表面抗粘附性能，是改善膜使用性能的重要途径。分离膜材料常用的改性方法包括表面改性和共混改性。将磺化处理的聚醚砜和聚醚砜共混制膜，可以得到具有良好亲水性的聚醚砜分离膜，已经在工程中得到应用，不足之处是聚醚砜磺化价格昂贵、工艺条件苛刻。将聚乙烯吡咯烷酮等亲水性高分子与聚合物共混制膜也是提高分离膜亲水性和抗粘附性能的一种方法，但是亲水性高分子与成膜聚合物的混溶性差，亲水性高分子在制成的膜中分布均一性差，而且在分离膜使用过程中亲水性高分子易于流失，导致抗粘附性能逐渐劣化，降低使用寿命。

表面接枝是最常见的抗粘附改性方法，具体包括化学接枝、紫外光引发接枝、等离子体引发接枝改性等。表面接枝亲水性高分子，如聚乙二醇，两性离子聚合物等，在膜材料表面形成一层水化层。两性离子与水分子有强烈的相互作用，接枝两性离子聚合物可以赋予分离膜良好的抗粘附效果。通常方案是分离膜表面引发磺酸型或羧酸型甜菜碱类单体在表面聚合，或磷酸胆碱类单体与其它单体交联聚合得到，这种途径的缺陷是必须合成各种两性离子单体，制备方法复杂，导致两性离子单体价格高，特别是磷酸胆碱类单体非常昂贵。因此，有必要克服现有技术缺陷，发展新的表面改性方法。

发明内容

技术问题：本发明提供一种具有亲水性、抗蛋白和脂质粘附功能的聚醚砜滤膜表面改性方法，该方法工艺简单，反应条件温和，对滤膜的结构无明显影响。

技术方案：本发明的聚醚砜滤膜表面改性方法，包括以下步骤：

1)将聚醚砜滤膜置于等离子体腔中，通He气加压，采用等离子体处理聚醚砜滤膜表面5-20分钟，滤膜在空气中静置5-20分钟；

2)将所述聚醚砜滤膜浸入甲基丙烯酸缩水甘油酯溶液中，温度升高至50-70摄氏度引发甲基丙烯酸缩水甘油酯在聚醚砜滤膜表面接枝聚合，得到聚醚砜-g-聚甲基丙烯酸缩水甘油酯滤膜；

3)将所述聚醚砜-g-聚甲基丙烯酸缩水甘油酯滤膜浸入氨基酸溶液中，调节pH为9-12，在40-80摄氏度下反应2-24小时后，调节pH为6-8，得到氨基酸两性离子表面改性的聚醚砜滤膜。

进一步的，本发明方法中，所述氨基酸是丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、谷氨酸和天冬氨酸中的任一种或多种的混合物。

进一步的，本发明方法中，步骤1)中通He气加压至气压10-100帕。

进一步的，本发明方法中，步骤2)中甲基丙烯酸缩水甘油酯溶液的浓度为0.1-1摩尔/升。

进一步的，本发明方法中，步骤3)中氨基酸溶液的浓度为0.05-0.5摩尔/升。

进一步的，本发明方法中，步骤3)中得到的氨基酸两性离子表面改性的聚醚砜滤膜水接触角为15-40度。

进一步的，本发明方法中，步骤3)中得到的氨基酸两性离子表面改性的聚醚砜滤膜具有多孔结构，孔隙率为70％-85％。