用點(diǎn)擊化學(xué)表面修飾制備油水分離膜.pdf

1、表面接枝改性技術(shù)是改善膜表面抗污染性質(zhì)的重要手段，也有助于人們了解膜表面的污染機(jī)理。然而，傳統(tǒng)的接枝技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)較高的接枝密度。近年來(lái)，點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)效率高，已經(jīng)成為高分子材料制備與改性的重要方法，也為膜表面接枝改性研究提供新的方向。本文研究了銅催化的疊氮炔環(huán)加成反應(yīng)(CuAAC)和巰基-烯加成反應(yīng)（Thiol-ene）在微孔膜表面的親水化接枝改性。考察了接枝鏈長(zhǎng)和接枝密度對(duì)膜的孔徑以及表面抗污染性質(zhì)的影響。最后用巰基點(diǎn)擊反

2、應(yīng)，在商品膜基礎(chǔ)上探索制備出具有超親水及水下超疏油性質(zhì)的高效抗污染油水分離膜。
　　分別考察了CuAAC反應(yīng)和Thiol-ene加成反應(yīng)在疊氮聚砜膜表面(PSF-azi)和烯烴基化的再生纖維素膜表面(RCM-Vi)接枝不同分子量的PEG，制備具有不同接枝密度和接枝鏈長(zhǎng)的PSF-g-PEG膜和RCM-g-PEG膜。具體的在含有不同疊氮基團(tuán)密度的PSF-azi膜（PSF-azi0.17和PSF-azi0.45）表面用CuAAC技術(shù)點(diǎn)擊

3、接枝一系列炔基封端的聚乙二醇單甲醚(pro-PEG)(Mw.，120，750和1300 g/moL)，制備具有不同接枝結(jié)構(gòu)的PSF-g-PEG膜;在RCM-Vi膜表面用Thiol-ene加成反應(yīng)接枝一系列端巰基修飾的聚乙二醇(PEG-SH)(Mw.，2000，6000和10000g/moL)，制備不同接枝結(jié)構(gòu)的RCM-g-PEG膜。用核磁(1H-NMR)表征了聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，全反射紅外光譜(ATR-FTIR)、X-射線光電子能譜(XP

4、S)和X射線熒光光譜(EDX)研究了膜表面化學(xué)性質(zhì)，用水接觸角(WCA)考察了膜的潤(rùn)濕性質(zhì)，用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)以及原子力顯微鏡(AFM)觀察了膜的表面形貌和粗糙度。分別考察上述改性膜在純水中的通量，用Guerout-Elford-Ferry模型分析接枝改性對(duì)膜孔徑的調(diào)節(jié)作用。用植物油水乳液和廢機(jī)油廢水乳液考察PSF-g-PEG膜的抗污染性質(zhì);分別用牛血清蛋白/磷酸緩沖溶液(BSA/PBS)和植物油水乳液考察RCM-g-PEG

5、膜的抗污染性質(zhì)。系統(tǒng)分析了接枝鏈長(zhǎng)和接枝密度對(duì)改性膜的孔徑及抗污染性質(zhì)的影響。結(jié)果表明:點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)可用于膜表面高效抗污染接枝改性研究;膜表面接枝密度對(duì)膜的形貌、水潤(rùn)濕性、滲透性、孔徑以及抗污染性質(zhì)的影響明顯大于接枝鏈長(zhǎng)。
　　最后基于上述研究，本文繼續(xù)用巰基點(diǎn)擊反應(yīng)在聚偏氟乙烯商品膜(PVDF)基礎(chǔ)上快速制備出具有超親水及水下超疏油性質(zhì)的高效抗污染油水分離膜PVDFAH。結(jié)果表明:PVDFAH膜能夠在5-10 min完成;PVD