一种聚氨酯载体表面亲水改性的方法技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯载体表面亲水改性的方法，包括：步骤S1、将聚氨酯载体进行等离子体表面处理，得到等离子体表面处理的聚氨酯载体；步骤S2、将步骤S1得到等离子体表面处理的聚氨酯载体与聚阳离子溶液接触进行聚阳离子溶液处理，得到聚阳离子修饰的聚氨酯载体；步骤S3、将步骤S2得到聚阳离子修饰的聚氨酯载体与聚阴离子溶液接触进行聚阴离子溶液处理，得到聚阴离子修饰的聚氨酯载体。本发明专利技术通过将聚氨酯载体进行等离子体表面处理，然后依次与聚阳离子溶液和聚阴离子溶液接触交替进行层‑层自组装，实现对聚氨酯载体的表面修饰，经修饰后的聚氨酯载体具有良好的亲水性和稳定性。

A method of hydrophilic modification of polyurethane carrier surface

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯载体表面亲水改性的方法
本专利技术属于高分子载体改性
，具体涉及一种聚氨酯载体表面亲水改性的方法。
技术介绍
随着经济和社会的发展，国家对于化工污水排放的要求越来越高，对水处理新技术的需求也随之增加。化工污水具有污染物浓度高，成分复杂等特点，传统的污水处理方法对污水的处理效果很难达到要求。向曝气池中投加悬浮填料的方法，可以使大量微生物附着在填料上形成生物膜，能够有效提高污水处理效率。聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇及小分子多元醇、多元胺等原料制成的聚合物，具有比表面积大、适于微生物附着、性质稳定、耐磨性好等特点，但是常规的聚氨酯填料一般具有疏水表面，接触角通常大于100°，使得微生物挂膜效率低，对填料表面进行亲水改性可以提高微生物挂膜效率，因此，对聚氨酯表面进行亲水改性是目前的研究热点之一。等离子体表面处理技术是一种新的表面改性手段，等离子体表面处理是指在非聚合气体的等离子体中，材料表面与等离子体中的活性粒子相互作用从而对材料表面进行改性的技术。等离子体中粒子的能量一般大于聚合物材料的结合键能，完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键；但远低于高能放射性射线，所以改性只涉及材料表面，而不影响基体的性能。经过等离子体处理的材料其亲水性、粘结性、生物相容性等会有所改善。但是，仅采用等离子体对材料表面改性的效果会随时间增加而衰减，材料的表面性质不稳定。
技术实现思路
为了改善聚氨酯表面的亲水性，本专利技术提供了一种聚氨酯载体表面亲水改性的方法，通过将聚氨酯载体置于等离子体气体气氛中进行等离子体表面处理，然后依次与聚阳离子溶液和聚阴离子溶液接触交替进行层-层自组装，实现对聚氨酯载体的表面修饰，经修饰后的聚氨酯载体具有良好的亲水性和稳定性。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的，一种聚氨酯载体表面亲水改性的方法，包括：步骤S1、将聚氨酯载体进行等离子体表面处理，得到等离子体表面处理的聚氨酯载体；步骤S2、将步骤S1得到等离子体表面处理的聚氨酯载体与聚阳离子溶液接触进行聚阳离子溶液处理，得到聚阳离子修饰的聚氨酯载体；步骤S3、将步骤S2得到聚阳离子修饰的聚氨酯载体与聚阴离子溶液接触进行聚阴离子溶液处理，得到聚阴离子修饰的聚氨酯载体。根据本专利技术的优选实施方式，在所述步骤S3之后还进一步包括步骤S4、依次重复步骤S2的聚阳离子溶液处理和步骤S3的聚阴离子溶液处理过程2-20次，优选5-12次。根据本专利技术的优选实施方式，所述聚氨酯载体在进行等离子体表面处理之前，聚氨酯载体经过表面清洁处理。在本专利技术的一个优选实施方式中，聚氨酯载体表面清洁处理的方式为使用无水乙醇和/或去离子水清洗聚氨酯载体，并干燥。根据本专利技术的优选实施方式，所述等离子体表面处理为将聚氨酯载体置于等离子体处理装置中，通入等离子体气体进行等离子体表面处理。根据本专利技术的优选实施方式，所述等离子体气体选自空气、氧气、氮气、氨气、氩气、丙烯酸和烯丙胺中的一种或多种的物质的等离子体气体。根据本专利技术的优选实施方式，所述等离子体气体的气压为20-80Pa，优选50-70Pa。根据本专利技术的优选实施方式，等离子体表面处理的时间为10-100min，优选10-30min。根据本专利技术的优选实施方式，等离子体处理装置的功率为10-300W，优选50-150W。根据本专利技术的优选实施方式，所述聚阳离子溶液选自聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液、阳离子聚丙烯酰胺溶液和壳聚糖溶液中的一种或多种，优选地，聚阳离子溶液的浓度为0.01-0.1mmol/L。根据本专利技术的优选实施方式，所述聚阴离子溶液选自聚苯乙烯磺酸钠溶液、海藻酸钠溶液和聚丙烯酸溶液中的一种或多种，优选地，聚阴离子溶液的浓度为0.01-0.1mmol/L。根据本专利技术的优选实施方式，在步骤S2中，聚氨酯载体与聚阳离子溶液接触的方式为使用聚阳离子溶液浸渍聚氨酯载体，优选地，浸渍的时间为15-60min，和/或，浸渍的温度为2-6℃。优选地，在使用聚阳离子溶液浸渍聚氨酯载体以后，取出聚氨酯载体进行清洗并干燥后。优选地，干燥的方式为冷风干燥，优选冷风的温度为1-5℃。在专利技术的一个优选实施方式中，采用去离子水清洗聚氨酯载体，除去聚氨酯载体上多余的聚阳离子溶液。根据本专利技术的优选实施方式，在步骤S3中，聚氨酯载体与聚阴离子溶液接触的方式为使用聚阴离子溶液浸渍聚氨酯载体，优选地，浸渍的时间为15-60min，和/或，浸渍的温度为2-6℃。优选地，在使用聚阴离子溶液浸渍聚氨酯载体后，取出聚氨酯载体进行清洗并干燥后。优选地，干燥的方式为冷风干燥，优选冷风的温度为1-5℃。在专利技术的一个优选实施方式中，采用去离子水清洗聚氨酯载体，除去聚氨酯载体上多余的聚阴离子溶液。根据本专利技术的优选实施方式，所述聚氨酯载体选自聚氨酯薄膜和/或多孔聚氨酯载体。本专利技术中“聚阳离子的溶液”和“聚阴离子溶液的浓度”以及相关的描述是指聚合物中结构单元的浓度，例如，聚苯乙烯磺酸钠溶液的浓度是指结构单元苯乙烯磺酸钠的浓度。在本专利技术聚氨酯载体表面亲水改性的方法中，聚氨酯载体经过等离子体表面处理后，表面接触角明显变小，表现出一定的亲水性，然后通过层-层自组装技术对聚氨酯载体进行表面修饰，将聚阴离子和聚阳离子固定到载体表面，进一步提高载体表面亲水性，本方法工艺简单、灵活性强、易于操作，与仅采用等离子体处理相比，材料表面的亲水性可以进一步得到改善，且经过修饰后的聚氨酯载体稳定性较好，一段时间后接触角没有明显变化。改性后的亲水聚氨酯载体在污水处理领域应用中更有利于微生物的附着和生长。与现有的聚氨酯表面改性技术相比，本专利技术中所述方法可以根据需要对载体表面进行定向设计改性，具有重要的实际应用意义，且改性过程反应时间短、改性效果好、不易产生污染、易于工业化生产。附图说明图1显示了本专利技术实施例4聚氨酯薄膜改性前的表面接触角(左)和改性后的表面接触角后(右)。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术并不受下述实施例限定。实施例1(1)将聚氨酯薄膜用无水乙醇浸泡，然后用去离子水反复冲洗，放置在真空干燥箱中烘干；(2)将干燥后的聚氨酯载体置于等离子体处理装置中，将仪器抽至真空度为10Pa，通入氩气等离子体气体，调节反应器中气压为50Pa。稳定后启动高频电源，处理功率为100W，处理时间为20min；(3)将经表面处理过的聚氨酯薄膜放入浓度为0.01mmol/L的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中，吸附温度为3℃，浸泡15min。取出聚氨酯薄膜，用去离子水清洗干净，然后用1℃冷风吹干；(4)再将所述聚氨酯薄膜放入0.05mmol/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，吸附温度为4℃，浸泡20min。取出聚氨酯薄膜，用去离子水清洗干净，然后用1℃冷风吹干；(5)依次重复步骤(3)和步骤(4)10次，完成层-层自组装过程，得到亲水改性的聚氨酯薄膜。未改性前的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯载体表面亲水改性的方法，包括：/n步骤S1、将聚氨酯载体进行等离子体表面处理，得到等离子体表面处理的聚氨酯载体；/n步骤S2、将步骤S1得到等离子体表面处理的聚氨酯载体与聚阳离子溶液接触进行聚阳离子溶液处理，得到聚阳离子修饰的聚氨酯载体；/n步骤S3、将步骤S2得到聚阳离子修饰的聚氨酯载体与聚阴离子溶液接触进行聚阴离子溶液处理，得到聚阴离子修饰的聚氨酯载体。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯载体表面亲水改性的方法，包括：
步骤S1、将聚氨酯载体进行等离子体表面处理，得到等离子体表面处理的聚氨酯载体；
步骤S2、将步骤S1得到等离子体表面处理的聚氨酯载体与聚阳离子溶液接触进行聚阳离子溶液处理，得到聚阳离子修饰的聚氨酯载体；
步骤S3、将步骤S2得到聚阳离子修饰的聚氨酯载体与聚阴离子溶液接触进行聚阴离子溶液处理，得到聚阴离子修饰的聚氨酯载体。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S4：依次重复步骤S2的聚阳离子溶液处理和步骤S3的聚阴离子溶液处理过程2-20次，优选5-12次。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述等离子体表面处理为将聚氨酯载体置于等离子体处理装置中，通入等离子体气体进行等离子体表面处理。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述等离子体气体选自空气、氧气、氮气、氨气、氩气、丙烯酸和烯丙胺中的一种或多种物质的等离子体气体。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述等离子体气体的气压为20-80Pa，优选50-70Pa，和/或，等离子体表面处理的时间为10-100min，优选10-30min，和/或，等离子体处理装置的功率为10-300W，优选50-150W。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨芳芳，李昕阳，魏令勇，邱松，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11