一种抗菌聚偏氟乙烯膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌聚偏氟乙烯膜及其制备方法，以聚偏氟乙烯、银离子及两性离子单体为主要原料制得银纳米颗粒/两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜。本发明专利技术工艺简单，易于操作，不需要昂贵的仪器，易于推广，制备的抗菌聚偏氟乙烯膜具有良好的温度响应性能和自清洁性，在智能器件、水处理、生物化工等领域具有潜在的广泛应用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，以聚偏氟乙烯、银离子及两性离子单体为主要原料制得银纳米颗粒/两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜。本专利技术工艺简单，易于操作，不需要昂贵的仪器，易于推广，制备的抗菌聚偏氟乙烯膜具有良好的温度响应性能和自清洁性，在智能器件、水处理、生物化工等领域具有潜在的广泛应用价值。【专利说明】
本专利技术属于材料制备和聚合物改性领域，具体涉及。
技术介绍
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种常用的高分子膜材料，具有良好的机械性能、热稳定性及化学稳定性等。但是疏水的本质使聚偏氟乙烯膜易被污染，膜污染严重限制了聚偏氟乙烯膜在许多方面的应用，比如:超滤、微滤等等。 对膜操作环境进行优化，或对膜进行功能化改性，都是控制PVDF膜污染的有效途径。据证实膜共混响应性改性是一种简易可行的方法。无机有机复合材料在PVDF膜表面功能化改性的应用越来越广泛，比如无机银纳米颗粒，具有优良的亲水性和抗菌性，简单的共混和表面固载不仅使其在膜中团聚，且在实际应用中易脱离，大大降低膜的使用寿命，限制了银离子改性膜和响应性膜的实际应用。而将纳米颗粒通过静电相互作用的方法自组装到接枝膜的表面，接枝聚合物单体到膜表面，可在一定程度上克服以上问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的一些不足，提供，工艺简单，易于操作，不需要昂贵的仪器，易于推广，制备的抗菌聚偏氟乙烯膜具有良好的清洁性和抗菌性，在智能器件、水处理、生物化工等领域具有潜在的广泛应用价值。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种抗菌聚偏氟乙烯膜是以聚偏氟乙烯、银离子及两性离子单体为主要原料制得的银纳米颗粒/两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜。所述的两性离子单体为甲基丙烯酸羧基甜菜碱。 一种制备如上所述的抗菌聚偏氟乙烯膜的方法包括以下步骤:(1)含有引发剂的聚偏氟乙烯原膜的制备将聚偏氟乙烯粉末和成孔剂溶于二甲基乙酰胺中，配成质量分数为10-20%的聚偏氟乙烯溶液，60-65°C搅拌至均匀；溶液脱泡，60-65V刮膜，去除溶剂后晾干；将得到的膜浸溃于引发剂的丙酮溶液中，取出真空烘干即得含有引发剂的聚偏氟乙烯原膜；(2)两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜的制备将含有引发剂的聚偏氟乙烯原膜放入装有甲醇和水的混合溶液的反应瓶中，并加入两性离子单体；通氮气排除空气，然后升温至65-70°C反应3-24h ;用去离子水在65_70°C下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜；(3)抗囷聚偏氣乙紐I旲的制备将两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜浸入到银离子的去离子水溶液中Ι-lOmin，取出经去离子水搅拌洗涤后放入硼氢化钠的水溶液中l_5min后取出，经洗涤和真空烘干即得银纳米颗粒/两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜。 步骤(I)所述的成孔剂为PVP、PEG类聚合物、KCl中的一种或多种。 步骤(I)中所述的引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰。 步骤(2)甲醇和水的混合溶液中甲醇与水的摩尔比为1:10-1:1。 步骤(2)反应液中两性离子单体浓度为0.5-2 g/mL。 步骤(3)银离子的去离子水溶液中银离子浓度为0.01-0.2 g/mL。 步骤(3)硼氢化钠的水溶液中硼氢化钠浓度为0.01-0.2 g/mL。 与现有技术相比，本专利技术成功制备的无机银纳米颗粒自组装两性离子接枝聚偏氟乙烯膜，实现了膜的自清洁性能和抗细菌污染性能，提高了膜的抗污染性和稳定性能。该方法制备的抗菌聚偏氟乙烯膜具有以下优点:(1)具有良好的亲水性；(2)具有良好的自清洁性能；(3)具有优良的稳定性能；(4)具有良好的抗细菌污染性能；(5)工艺简单，易于操作，设备低廉，易推广。 【专利附图】【附图说明】 图1是抗菌聚偏氟乙烯膜的接触角。 图2是抗菌聚偏氟乙烯膜的BSA截留率。 图3是抗菌聚偏氟乙烯膜的抗菌性能。 【具体实施方式】 本专利技术的抗菌型聚偏氟乙烯膜制备方法包括以下工艺:(1)含有引发剂的聚偏氟乙烯原膜的制备将聚偏氟乙烯粉末和成孔剂溶于二甲基乙酰胺中，配成质量分数为10-20%的聚偏氟乙烯溶液，60-65°C搅拌至均匀；溶液脱泡，60-65°C刮膜，去除溶剂后晾干。将得到的膜浸入到含引发剂AIBN的丙酮溶液中，最后取出真空烘干即得到含有引发剂的聚偏氟乙烯原膜；(2)两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜的制备将含有引发剂的聚偏氟乙烯原膜放入装有甲醇和水的混合溶液的反应瓶中，并加入亲水性抗污染单体；通氮气排除空气，然后升温至65-70°C反应3-24h ;用去离子水在65_70°C下搅拌清洗反应后的膜2-3次，晾干即得到两性离子聚合物刷接枝的偏氟乙烯膜。 (3)抗菌聚偏氟乙烯膜的制备 将制备的两性离子聚合物刷接枝的偏氟乙烯膜浸入到银离子的去离子水溶液中Ι-lOmin，取出经去离子水搅拌洗涤后放入硼氢化钠的水溶液中l-5min后取出。将得到的膜经洗涤和真空烘干就得到了银纳米颗粒/两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜。 以下是本专利技术的几个具体实例，是对本专利技术的进一步描述。 实施例1 I)含有AIBN引发剂PVDF膜的制备:取4g PVDF粉末，0.7gPVP溶解于22mlN，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，配置成PVDF铸膜液，65 °C下搅拌至均匀。铸膜液真空脱泡，用厚度200Mm的刮刀均为的刮到玻璃板上，并将其置于35°C的去离子水凝固浴中。待膜从玻璃板脱离后，置于去离子水中浸泡48小时去除残留的溶剂后再晾干。将得到的PVDF原膜浸没到AIBN的丙酮溶液中30min后，取出真空室温烘干即得到含有引发剂的PVDF膜。 2)PVDF膜表面接枝两性离子聚合物刷:将3片含有AIBN的PVDF原膜(3cmX 3cm)放入装有30ml甲醇和水的混合溶液(30/70，w/w)的三口烧瓶中，并加入1.25g的甲基丙烯酸羧基甜菜碱(CBMA)。通氮气30分钟去除空气，然后将烧瓶移入70°C油浴中反应5小时。用去离子水70°C下搅拌清洗反应后的膜3次，晾干即得到两性离子聚合物刷接枝的偏氟乙烯膜。 3)抗菌型聚偏氟乙烯膜的制备:将2片制备的两性离子聚合物刷接枝的偏氟乙烯膜(3cmX3cm)放入装有硝酸银溶液(0.01 g/L)锥形瓶中，放置暗处lOmin。其后将膜从锥形瓶取出，放入硼氢化钠的水溶液(0.lg/L)中5min。膜浸没在去离子水中12h，然后在35 °C的真空烽箱中干燥。 对比实验未经表面改性的PVDF膜与水的接触角达到91.25°本实施例经表面改性后PVDF膜与水的接触角下降至58.07°。用牛血清蛋白(BSA)作为污染物，测定得到膜的抗蛋白质污染性能得到大大的提高。蛋白质(BSA)污染后，膜的BSA截留率达到88.24%。抗菌(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)琼脂扩散测试表明:经过12h培养之后,未表面改性的PVDF膜的抗菌效果可以忽略不计，而本实施例制备的PVDF膜的周围可以观察到明显的抑菌圈。 实施例2I)含有AIBN引发剂PVDF膜的制备:同实施例1步骤I。 2) PVDF膜表面接枝两性离子聚合物刷:同实施例1步骤2。 3)抗菌型聚偏氟乙烯膜的制备:将2片制备的两性离子聚合物刷接枝的偏氟乙烯膜(3cm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌聚偏氟乙烯膜，其特征在于：以聚偏氟乙烯、银离子及两性离子单体为主要原料制得的银纳米颗粒/两性离子聚合物刷接枝聚偏氟乙烯膜，其中两性离子聚合物刷通过配位作用将银纳米颗粒复合于聚偏氟乙烯膜表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建华，周青，张德彬，王双双，张其清，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35