[发明专利]一种温敏性超滤复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种温敏性超滤复合膜及其制备方法，其特征在于以自制或者商业有机超滤膜材料为基膜，经紫外光引发自由基聚合法或涂覆法将含有胺基或羧基等特征官能团的烯烃类单体修饰到基膜表面，一方面作为过渡层，另一方面作为多组分反应的起始反应物；再将羧基或胺基化合物、醛基化合物和叔丁基异腈化合物通过Ugi四组份反应接枝到基膜表面，所制备的功能层具有温敏性。本发明为疏水性的超滤膜表面亲水改性并用于对不同大小分子的可控智能选择分离提供一种新的思路，该超滤复合膜具有较好的亲水性和分离性能，且在超滤分离过程中具有温度响应性，可以用于蛋白质等有机物的选择分离。在蛋白质选择筛分、中药水提液浓缩、色素分离等水处理领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于多组分反应改性的超滤复合膜材料及其制备方法，特别涉及一种以烯烃类接枝共聚物为过渡层并作为多组分反应的起始反应物，进一步通过采用多组分反应修饰的温敏性超滤复合膜及其制备方法，属于液-液分离膜材料领域。

背景技术

膜分离技术是一种发展迅速、运行成本低、过滤分离效率高的新型分离技术，已经成为面向21世纪最有前途的技术。该分离技术通过压力、温度、浓度差等驱动力对混合介质中的多组分物料进行筛分和选择过滤，实现不同组分的分离。膜的渗透性和选择性是评价膜性能的两个重要参数。膜的分离过滤机理之一是依靠膜的孔径筛分，通过膜孔筛分将尺寸较大的分子截留在膜的一侧，尺寸较小的分子可以通过，从而实现膜对混合组分选择分离的目的。目前，研究人员已经做了大量研究工作改善膜对蛋白质等有机物的选择分离性能。但是传统的多孔膜由于其膜孔径不可调且表面功能单一，因此不具有选择筛分性能，限制了它们在智能响应和可控渗透方面的应用。

环境响应型智能膜可以在不同的外部刺激(如温度、pH值、光等)下，可以改变其孔径和表面性质，从而实现渗透性和选择性的可控调节。在膜分离过程中，一些聚合物对温度具有敏感性，因此对于温度响应性智能膜的研究也更广泛。采用传统的共混的方法将热响应共聚物加入到基膜中，一方面，会影响基膜的机械性能；另一方面，某些改性剂与膜材料相容性差也会影响改性膜的长期稳定性。专利(CN 112973478 A)公开了一种温敏性超亲水性膜及其制备方法，该发明通过引发剂将N-异丙基丙烯酰胺修饰到PVDF分子链上并采用静电喷涂法覆盖到基材表面，所制备的改性材料具有温敏性，但是表面的温敏性功能层易脱落，长期稳定性较差。基于异氰基化合物的多组分反应是以异氰基、醛基、羧基和氨基等化合物为原料的多组分反应之一。由于其反应不需要添加催化剂、绿色环保，已经成为简单、新颖和高效材料合成和改性方法，并且广泛应用于化学生物学和制药技术等许多领域。孟等以商用聚酰胺反渗透膜表面存在的大量羧基作为Ugi反应起始反应物，与醛甲氧基聚乙二醇、三(2-氨基乙基)胺或磺胺甲恶唑和异腈基乙酸甲酯在25℃反应12h，制备了新型防污抗菌反渗透膜[见Y.Pan，L.J.Mao，S.Liu，J Mater Chem A，2016，4(41)，15945-15960]。该研究通过Ugi反应解决了膜污染问题，但是只研究了一价盐的选择分离性能。基于上述研究存在的问题，可以选择在膜表面通过化学接枝方法构筑温敏性响应的三维网络状超薄功能层，不仅可以保留基膜的基本特性，同时功能层也具有温度响应性，从而可以提高膜的动态抗污性能、长期稳定性以及选择筛分性能。

本发明通过多组分反应在基膜表面接枝具有温敏性的三维网络状超薄功能层，在保留基膜的基本特性的同时，使其渗透通量具有温度响应性，从而实现对不同大小分子在不同温度下进行选择分离。同时可以提高膜的动态抗污性能以及长期稳定性。在蛋白质选择筛分、中药水提液浓缩、色素分离等水处理领域具有良好的应用前景。

发明内容

本发明提供一种用于蛋白质等有机物选择分离的超滤复合膜及其制备方法。主要以自制或者商业有机超滤膜材料为基膜，经紫外光引发自由基聚合法或涂覆法将含有胺基特征官能团的烯烃类单体修饰到基膜表面，一方面作为过渡层，另一方面作为Ugi多组分反应的起始反应物；再将羧基化合物、醛基化合物和叔丁基异腈通过Ugi反应接枝到基膜表面，所制备的功能层具有温敏性能。因此本发明制备的超滤复合膜可以在不同温度下实现对蛋白质等有机物的选择分离。上述温敏性超滤复合膜的制备主要包括以下步骤：