多乙烯多胺改性聚偏氟乙烯及膜表面功能化研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和成膜性,是最常用的高分子聚合物膜材料之一。聚偏氟乙烯材料表面能低,有較強的憎水性,易產(chǎn)生吸附污染,使得膜表面結(jié)垢,從而導(dǎo)致膜的滲透性能降低,嚴(yán)重影響膜的使用效率和壽命,而親水化改性是提高PVDF膜抗污染性的一個有效手段。隨著膜的應(yīng)用越來越廣泛,單一性能的膜已經(jīng)不能滿足其在各個領(lǐng)域應(yīng)用的需求,各種功能性膜應(yīng)運而生,PVDF膜的功能化也是膜分離領(lǐng)域的研究熱點。本文擬將有機堿多乙烯多胺直接添加到PV

2、DF鑄膜液中,使有機堿在均相溶液中與PVDF材料反應(yīng),通過有機堿的強堿性將PVDF脫氫氟生成活性碳碳雙鍵,一方面提高膜的親水性,另一方面為PVDF膜的進一步功能化提供有利條件。在此基礎(chǔ)上,利用紫外光接枝方法將功能性單體如丙烯酸(AAc)或甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)等接枝到PVDF膜表面上,制備出具有pH敏感或抗菌功能的PVDF膜。
　　本文詳細(xì)研究了多乙烯多胺添加劑的含量等條件對聚偏氟乙烯膜結(jié)構(gòu)和性能的影響,多乙烯多胺與

3、PVDF在鑄膜液中發(fā)生脫氫氟反應(yīng), PVDF脫氫氟過程中會伴隨部分氧化反應(yīng),氧化反應(yīng)會使膜引入一些其它的基團,如C-O、C-N和C=O等基團。隨著多乙烯多胺含量的增加,膜的接觸角逐漸減小,膜的指狀孔逐漸變大,膜的孔徑大小也不斷變大,但是PVDF膜本身的結(jié)構(gòu)并未發(fā)生改變。且膜的孔隙率和表面粗糙度沒有發(fā)生變化,表明多乙烯多胺改性聚偏氟乙烯膜能提高其親水性。隨著多乙烯多胺的加入,含量越高,膜的親水性越強,膜的純水通量越大;膜孔越大,膜的 BS

4、A截留率越小,膜的純水通量越大。膜的親水性和膜孔大小共同決定膜的過濾性能,當(dāng)多乙烯多胺含量不超過6％時,膜的純水通量緩慢增加,膜的BSA截留率基本不變,這時膜的親水性起主導(dǎo)作用;當(dāng)多乙烯多胺含量超過6%時,膜的純水通量迅速增加,膜的BSA截留率顯著下降,膜孔徑變化起主導(dǎo)作用。
　　通過紫外光的照射將丙烯酸成功接到PVDF膜表面上,得到丙烯酸接枝率不同的pH敏感膜。丙烯酸的接枝率隨著丙烯酸濃度和反應(yīng)時間的改變而變化,當(dāng)時間達到20m

5、in時,接枝效果最好;當(dāng)時間超過20min時,丙烯酸的接枝率基本保持不變。丙烯酸的接枝率隨著丙烯酸濃度的增加而升高,但是當(dāng)丙烯酸濃度超過40%時,其接枝率明顯降低。由于接枝膜含有丙烯酸鏈,隨著溶液pH值的變化,接枝膜上的丙烯酸鏈會發(fā)生收縮或擴展,從而引起膜有效孔徑的變化,使膜的過濾通量發(fā)生變化。由于丙烯酸的pKa為4.7左右,所以pH值在3-5之間變化時,膜過濾通量的變化最為突出。不同接枝率的膜對pH敏感性也不同,接枝率為18.7%時膜

6、的pH敏感性最好。
　　利用紫外光輻照在PVDF膜的表面上接枝甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)抗菌單體,并利用季銨化試劑氯化卞進行季銨化,使膜表面生成季銨鹽,制得PVDF抗菌膜。將不同季銨化度的PVDF膜分別與大腸桿菌菌液接觸,考察不同接觸時間下PVDF膜的抗菌效果。實驗結(jié)果顯示,季銨化后的PVDF膜抗菌效果比原膜的抗菌效果顯著提高,并且季銨化度越高的PVDF膜的抗菌效果越好,并且抗菌效果隨著時間的延長而增加。同時,經(jīng)過稀鹽酸