一种多巴胺改性聚砜膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多巴胺改性聚砜粉末及其膜制备方法。多巴胺改性聚砜粉末采用下述方法制成：(1)通过多巴胺在聚砜粉末表面进行自聚合，将生成的聚多巴胺功能层粘附在聚砜粉末表面；(2)利用溶液相转化成膜方法将多巴胺改性聚砜粉末制备成膜。本发明专利技术的优点是先用多巴胺对成膜材料聚砜进行改性，然后再成膜，可以灵活方便地根据使用需要调控膜结构；所制备的聚砜膜具有良好的亲水性和抗污染性，可以进一步进行功能化改性；改性不损伤膜材料，不牺牲原膜物理化学性能，方法简单，效果好，节能环保，适用于工业化生产和应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多巴胺改性聚砜膜及其制备方法，具体为采用多巴胺(PDA)对聚砜成膜材料进行改性，然后制备成膜，属于环境材料领域。
技术介绍
膜分离可在温和条件下操作、没有相变，是化工领域的重要技术之一。膜分离的核心是膜，膜材料的结构和物理化学性质对分离性能至关重要。常用的膜材料有聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈等。这些材料具有优异的抗紫外线和耐老化能力，并且化学稳定性好，室温下不受酸、碱等腐蚀，同时还具有较好的热稳定性和机械强度，是性能优良的成膜材料。然而，这些材料改性困难，极大制约了相应膜的广泛应用。为了满足应用环境要求，膜材料必须经过功能化改性。目前，膜材料的改性分为接枝和共混改性。膜本体或表面进行的接枝改性对反应条件要求苛刻，成本高，聚合物和膜结构可能遭到一定程度的破坏；共混改性虽然过程简单，但几种材料之间相容性差异大，改性不均匀。研究人员在探索改性膜材料的过程中发现了一种以静电吸附、氢键、配位键及超分子相互作用为基础的改性方法。该方法简单可靠，可以对具有复杂形貌的膜表面进行改性，制备有机/有机和有机/无机膜。多巴胺是海洋生物贻贝足腺细胞所分泌的贻贝吸附蛋白的主要成分，是左旋3,4-二羟基苯丙氨酸的类似物。由于多巴胺含有邻苯二酚以及氨基官能团，其能够发生氧化聚合，在室温潮湿环境下可在许多无机以及有机材料(包括金属、陶瓷、木材、石英以及聚合物)表面形成一层具有超强附着力的聚多巴胺(PDA)复合层。这种粘附层具有优良的环境稳定性、良好的生物相容性，优异的亲水性和富含大量-OH的后续反应平台。最近几年，一些课题组基于多巴胺对多种膜表面进行了改性研究。Zhu课题组将PVDF、PE膜用多巴胺(XiZ-Y,XuY-Y,ZhuL-P,etal.JournalofMembraneScience,2009,327(1–2):244-253和JiangJ-H,ZhuL-P,ZhangH-T,etal.JournalofMembraneScience,2014,457:73-81.)进行改性，提高了膜材料的亲水性和抗污染性。Cao等利用多巴胺对通过静电纺丝制成的PVDF纳米纤维膜进行改性，将其应用于锂离子电池隔膜中，使锂离子电池有较好的循环性能(CaoC,TanL,LiuW,etal.JournalofPowerSources,2014,248:224-229.)。以上改性仅限于在已有膜表面改性，原有膜膜孔会减小，通量会降低，牺牲了原来基膜部分性能，膜孔内部改性不完全。针对现有技术的缺点和不足，本专利技术采用多巴胺从成膜原料聚砜粉末进行改性，然后再通过相转化方法成膜，获得膜孔和膜表面同时改性的聚砜膜，克服多巴胺后涂覆造成的原膜性能降低的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多巴胺改性聚砜膜及其制备方法，通过在聚砜粉末上形成的多巴胺粘附层对成膜材料进行改性，然后通过相转化法成膜，制备结构稳定、性能均一的膜，克服多巴胺后涂覆方法造成的原膜性能降低的缺陷。本专利技术制备过程简单，易于放大，适合工业化应用。本专利技术所述多巴胺改性膜的制备方法如下：(1)配制三羟甲基氨基甲烷溶液，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶液；(2)在室温持续磁力搅拌下，向步骤(1)所得Tris-HCl缓冲溶液中快速加入聚砜粉末和乙醇或异丙醇或丙三醇；(3)将步骤(2)所得混合液在25℃下磁力搅拌6～24h；(4)将步骤(3)所得产物进行抽滤，然后用去离子水洗涤-离心3次，除去未粘附的聚多巴胺以及多巴胺单体，然后将产物置于40℃真空干燥器内烘至恒重，即得聚多巴胺改性的聚砜粉末；(5)按质量分数分别称取15～35份步骤(4)所得聚砜粉末，2～5份致孔剂，60～83份溶剂，混合，在50～70℃下搅拌2～6h形成均一铸膜液，真空脱泡0.5～1.5h后，将铸膜液倾倒于干燥洁净的玻璃板上，用刮膜刀刮膜，然后放置于纯水凝固浴中得到所述多巴胺改性聚砜膜。本专利技术所述致孔剂为聚乙烯吡络烷酮(PVP)，聚乙烯醇(PEG)，环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙烷(F127)三嵌段聚合物中的一种。本专利技术所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种。本专利技术所述的聚砜粉末作为改性目标物，采用多巴胺改性，然后通过相转化法制备的聚砜膜与以往制备方法比较有以下优点：(1)操作简便：改性条件温和，设备要求低，可用于工业化构建稳定性强，功能基团密度高的功能性聚砜膜。(2)改性过程环保：多巴胺对聚砜粉末改性过程中，改性介质为水和少量醇，无环境污染。(3)改性过程对材料结构无破坏：此方法只是在聚砜粉末表面粘附聚多巴胺，对原材料的结构与性能无破坏。(4)改性效果好：利用本专利技术所述改性方法所制备的膜，功能基团同时在膜表面和膜孔分布均一，密度高，效果好。(5)适用面广：采用先改性聚砜成膜原料，然后成膜，广泛适用于不同形式膜制备，可根据实际需要制成不同孔径大小的平板膜、中空纤维膜，管式膜以及静电纺丝膜等。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述：实施例1(1)将0.1815g三羟甲基氨基甲烷溶于300mL蒸馏水中，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓冲溶液；(2)在室温磁力搅拌下，将0.3g盐酸多巴胺溶于步骤(1)所得溶液中，快速加入6.0g聚砜粉末以及10mL乙醇或异丙醇或丙三醇；(3)将步骤(2)所得的混合液在25℃条件下磁力搅拌6h；(4)将步骤(3)所得产物进行抽滤，然后用去离子水洗涤-离心3次，然后将产物置于40℃真空干燥器内烘至恒重，即得多巴胺改性的聚砜粉末；(5)按质量分数分别称取15～35份步骤(4)所得聚砜粉末，2～5份PVP，60～83份DMF，混合，在50～70℃下搅拌2～6h形成均一铸膜液，然后真空脱泡0.5～1.5h后，将铸膜液倾倒于干燥洁净的玻璃板上，用刮膜刀刮膜，然后放置于纯水凝固浴中得到所述多巴胺改性聚砜膜。实施例2(1)同实施例1；(2)同实施例1；(3)同实施例1；(4)同实施例1；(5)按质量分数分别称取15～35份步骤(4)所得聚砜粉末，2～5份PEG，60～83份DMF，混合，在50～70℃下搅拌2～6h形成均一铸膜液，然后真空脱泡0.5～1.5h后，将铸膜液倾倒于干燥洁净的玻璃板上，用刮膜刀刮膜，然后放置于纯水凝固浴中得到所述多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多巴胺改性聚砜膜及其制备方法，其特征是该膜由如下方法步骤制备得到：(1)配制三羟甲基氨基甲烷溶液，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris‑HCl缓冲溶液；(2)在室温持续磁力搅拌的条件下，在步骤(1)所得的Tris‑HCl缓冲溶液中快速加入聚砜粉末以及乙醇或异丙醇或丙三醇；(3)将步骤(2)所得的混合液在25℃下磁力搅拌6～24h；(4)将步骤(3所得的产物进行抽滤，然后用去离子水洗涤‑离心3次，将所得产物置于40℃真空干燥器内烘至恒重，得到多巴胺改性的聚砜粉末；(5)按质量分数分别称取15～35份步骤(4)所得聚砜粉末，2～5份致孔剂，60～83份溶剂，混合，在50～70℃下搅拌2～6h形成均一铸膜液，真空脱泡0.5～1.5h后，将铸膜液倾倒于干燥洁净的玻璃板上，用刮膜刀刮膜，然后放置于纯水凝固浴中得到所述多巴胺改性聚砜膜；所述溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)，N,N‑二甲基乙酰胺(DMAC)，N‑甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种；所述致孔剂为聚乙烯吡络烷酮(PVP)，聚乙烯醇(PEG)，环氧乙烷‑环氧丙烷‑环氧乙烷(F127)三嵌段聚合物中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种多巴胺改性聚砜膜及其制备方法，其特征是该膜由如下方法步骤制
备得到：
(1)配制三羟甲基氨基甲烷溶液，用盐酸调节pH至8.5，得到Tris-HCl缓
冲溶液；
(2)在室温持续磁力搅拌的条件下，在步骤(1)所得的Tris-HCl缓冲溶液中快
速加入聚砜粉末以及乙醇或异丙醇或丙三醇；
(3)将步骤(2)所得的混合液在25℃下磁力搅拌6～24h；
(4)将步骤(3所得的产物进行抽滤，然后用去离子水洗涤-离心3次，将所
得产物置于40℃真空干燥器内烘至恒重，得到多巴胺改性的聚砜粉末；
(5)按质量分数分别称取15～35份步骤(4)所得聚砜粉末，2～5份致孔剂，
60～83份溶剂，混合，在50～70℃下搅拌2～6h形成均一铸膜液，真空脱泡0.5～1.5
h后，将铸膜液倾倒于干燥洁净的玻璃板上，用刮膜刀刮膜，然后放置于纯水凝
固浴中得到所述多巴胺改性聚砜膜；所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，N,N-
二甲基乙酰胺(DMAC)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种；所述致孔剂为聚乙烯
吡络烷酮(PVP)，聚乙烯醇(PEG)，环氧乙烷-环氧丙烷-环氧乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：武承林，杨健国，应安国，王庆丰，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33