磺甲基化聚砜的制備及其超濾膜的應(yīng)用性能研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)化水平不斷提高，工業(yè)廢水污染問題日益嚴(yán)重。在此背景下，超濾技術(shù)在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用與推廣。為了進(jìn)一步提高膜技術(shù)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，近年來，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)超濾膜材料尤其聚砜材料的改性做了大量的研究工作，而親水性改性被普遍認(rèn)為是改善超濾膜抗污染能力最簡(jiǎn)便的途徑之一。而與采用普通磺化法來提高膜的親水性相比而言，磺甲基化法不僅降低了普通磺化法的反應(yīng)條件要求，減少了大量酸的產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的污染，而且由于磺甲基中的

2、磺酸基團(tuán)不直接與苯環(huán)相連，降低了共軛效應(yīng)的影響，使得在相同磺化度的情況下，磺甲基化聚砜與普通磺化聚砜相比，具有更加優(yōu)異的親水性能。但通過磺甲基化對(duì)聚砜材料進(jìn)行親水性改性的研究尚未見報(bào)道。
　　 本課題以實(shí)驗(yàn)室自制羥甲基磺酸鈉為磺化劑，采用兩條路線制備出了一種新型的親水性改性聚砜材料-磺甲基化聚砜。第一條路線:先對(duì)雙酚A進(jìn)行磺甲基化，再將磺甲基化雙酚A與4，4'-二氯二苯砜進(jìn)行縮聚;第二條路線:先將雙酚A與4，4'-二氯二苯砜進(jìn)行

3、縮聚得到聚砜，再對(duì)聚砜進(jìn)行磺甲基化。研究了聚合和磺甲基化過程中反應(yīng)物配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、添加劑、pH值等因素與產(chǎn)物磺化度及黏度的關(guān)系;利用FT-IR、1HNMR、13CNMR等手段對(duì)磺甲基化聚砜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;采用固-液相轉(zhuǎn)化法(L-S)制備了磺甲基化聚砜超濾膜，測(cè)定了超濾膜的機(jī)械強(qiáng)度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、膜表面水接觸角、膜吸水率等物理性能，并將此膜用于脫毛廢水的過濾處理，測(cè)試了其過濾性能。
　　 研究結(jié)果表明，采用第一條路

4、線，在雙酚A磺甲基化階段，控制磺化劑與雙酚A摩爾比為1∶1，pH值為7.2，反應(yīng)溫度為29℃，反應(yīng)進(jìn)行4h，可得到磺化度為40％的磺甲基化雙酚A;在4，4'一二氯二苯砜與磺甲基化雙酚A縮聚階段，以N、N-二氯乙酰胺為溶劑，控制反應(yīng)時(shí)間為12h，磺甲基雙酚A與二氯配比為0.98∶1，反應(yīng)溫度為160℃，氫氧化鈉與磺甲基化雙酚A摩爾比為2.2∶1，所得產(chǎn)物比濃黏度最高可達(dá)0.65。采用第二條路線，在4，4'-二氯二苯砜與雙酚A縮聚階段，以N

5、、N-二甲基乙酰胺為溶劑，控制單體摩爾比為1∶1，反應(yīng)溫度為155℃，氫氧化鈉與磺甲基化雙酚A摩爾比為2.05∶1，采用少量多次的加料方式進(jìn)行，所得聚砜比濃黏度可達(dá)0.64。在聚砜的磺甲基化階段，控制反應(yīng)溫度為38℃、反應(yīng)時(shí)間為20h，磺化劑與聚砜單元摩爾比為1.4∶1，聚砜濃度為0.06g/mL可得磺化度為38％的磺甲基化聚砜。
　　 FT-IR譜圖中磺甲基O=S=O對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰(1027cm-1)和O-H伸縮振動(dòng)峰（323

6、3cm-1）的出現(xiàn)，13CNMR譜圖中磺甲基碳(δ=30.98ppm)的出現(xiàn)，以及1HNMR譜圖中磺甲基氫(δ=4.77ppm)的出現(xiàn)，表明了目標(biāo)聚合物上磺甲基的存在。
　　 制備的磺甲基化超濾膜與相應(yīng)的聚砜膜相比，吸水率由0.06μg.cm-2提高到了0.41μg.cm-2，膜表面水接觸角由74°減小到了41°，表明了膜的親水性得到明顯提高。超濾膜對(duì)牛血清蛋白的吸附量從52.10μg.cm-2減小到了30.24μg.cm-2，