聚偏氟乙烯改性膜的制备及抗污染性能研究

摘要

膜污染问题受到愈来愈多的关注，具有抗污染性能的分离膜材料的研制成为热点发展方向。聚偏氟乙烯(PVDF)，具有耐高温、耐腐蚀、强度高、耐辐射、韧性好等优良性能，是良好的膜分离材料。但是，PVDF膜的疏水性致使其在分离过程中易吸附污染物，造成膜透过性和截留率下降，限制了PVDF膜的一些工业化应用。因此，本文采用温敏性聚合物N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和两性离子化合物磺基甜菜碱(DMAPS)对PVDF粉末或膜进行改性，制备具有良好的抗蛋白质吸附性能的PVDF改性膜。
　　 首先，对PVDF粉末碱处理，以AIBN为引发剂，通过自由基聚合制备了PVDF-g-PNIPAAm共聚物，并以此为原材料，通过浸没相转化法制备温敏抗污染分离膜。研究了PVDF粉末的碱处理时间、合成反应时间对PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的结构及性能，尤其是抗污染性能的影响。结果表明，若增加碱处理时间，PNIPAAm的接枝率会随之增大，成膜时间延长，膜表面的PNIPAAm增加；PNIPAAm的致孔作用加强，膜表面的孔洞结构变化明显，表现出一定的温敏特性，膜的抗污染性能提高。若增加反应合成时间，PNIPAAm的接枝率也是呈逐渐上升的趋势，改变了膜表面的结构，进而影响了膜的透过性、温敏性以及抗蛋白质污染性能。
　　 其次，本课题中还探讨了用两性离子类化合物DMAPS改性PVDF，制备抗污染膜的方法。最终以固含量为10wt％的PVDF膜作为基膜，以NaCl电解质溶液作为溶剂，采用碱处理法在PVDF膜上成功接枝了PDMAPS，并考察了DMAPS单体反应配比对实验结果的影响。实验结果表明，单体反应配比的增加，提高了PDMAPS的接枝率，改善了膜表面的亲水性；由于PDMAPS长链分子接枝到膜表面，使其水通量与未改性PVDF膜相比有所降低；BSA的振荡吸附实验中，两性离子改性膜表现出良好的抗蛋白质吸附性能，PDMAPS含量较高的改性膜，其表面吸附BSA量较低，抗污染性能更好。