一种两亲性三元共聚物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种两亲性三元共聚物及其制备方法与应用，所述两亲性三元共聚物具有如下式I所示的结构。本发明专利技术制备两亲性三元共聚物，通过调节亲疏水链段的比例，可实现与疏水聚合物良好互溶以及与有机溶剂良好互溶，避免发生相分离难题，同时展现出优异的亲水防污功效。效。效。效。

【技术实现步骤摘要】
一种两亲性三元共聚物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于膜分离与水处理
，具体涉及一种两亲性三元共聚物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，水资源污染的问题成为全球共性问题。膜分离技术可用于水处理的深度净化，是一种绿色、高效的新型分离技术。膜分离技术具有过程简单、分离效率高、无环境污染等优点，被广泛应用于水处理领域，是解决当代能源、资源和环境问题的重要技术。然而，在实际的运行过程中，膜污染是限制膜分离技术应用于水处理的主要瓶颈。膜污染是指在过滤过程中由于溶液中的杂质(物理、化学和生物类物质)在膜材料表面或膜内部的积累而导致膜渗透性下降的现象。在使用过程中水体中的蛋白大分子或微生物吸附在膜表面，不仅直接导致膜水通量下降，能耗增加，膜的使用寿命缩短，更是膜应用成本提高的主要原因之一。因此，深入解析超滤膜污染机理，有效性地提出最佳防控膜污染的方法成为超滤膜研究和应用的重点。
[0003]目前，常用的分离膜以有机高分子膜为主，如聚砜类、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚醚酮、聚醚醚酮等。其中，聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有良好的化学稳定性、热稳定性和力学性能，是最常用的分离膜材料。聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜是一种性能优良的膜材料，它具有强度高、耐高温、耐化学腐蚀等特点，用以分离溶液中小于孔径的组分，具有操作压力小、通量高、成本低等特点。但是超滤膜由于膜和溶液界面的蛋白吸附、沉积、变性等因素，容易导致膜污染。且其有极强的疏水性导致其通量低、易污染，严重限制了其在膜法污水处理领域的应用。r/>[0004]目前，对PVDF膜污染的处理方法主要是进行亲水性改性，主要有表面接枝、表面涂覆和物理共混等。表面涂覆(物理改性)和表面接枝(化学改性)是两种常用的改性方法，但表面涂覆法中的亲水聚合物是通过物理作用吸附在聚合物表面，防污涂层容易脱落。表面接枝改性法虽然功能层键合稳定，但操作条件苛刻、技术工艺要求较高，不适合工业化生产的问题。因此，如何制备一种高性能的超滤膜是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是改善超滤膜、尤其是PVDF超滤膜的亲水性能，以提高其抗污性能，实现高通量、低阻力过滤。为此，提供一种两亲性三元共聚物及其制备方法与应用。本专利技术将所述两亲性三元共聚物用于超滤膜的制备中，使制备的两亲性三元共聚物改性超滤膜能够显著提高超滤膜表面亲水性，降低蛋白质的粘附、沉积，具有显著地抗污染效果，对超滤膜、尤其是PVDF超滤膜的工业化生产具有重要的意义。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种两亲性三元共聚物，其具有如下式I所示的结构：
[0008][0009]其中，R1～R9相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C1‑
12
烷基；
[0010]R
10
、R
11
相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C1‑
12
亚烷基
‑
SO3H，或者R
10
、R
11
与N原子形成如下式II所示的结构：
[0011][0012]R
12
选自苯基或
‑
C(＝O)O
‑
C1‑
12
烷基；
[0013]R
13
选自
‑
OH或
‑
N
+
(C1‑
12
烷基)2‑
C1‑
12
亚烷基
‑
COO
‑
；
[0014]m为2～35的整数，n为2～35的整数；k为2～35的整数；p为1～12的整数。
[0015]根据本专利技术的实施方案，R1～R9相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C1‑6烷基；
[0016]R
10
、R
11
相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C1‑6亚烷基
‑
SO3H，或者R
10
、R
11
与N原子形成式II所示的结构；
[0017]R
12
选自苯基或
‑
C(＝O)O
‑
C1‑6烷基；
[0018]R
13
选自
‑
OH或
‑
N
+
(C1‑6烷基)2‑
C1‑6亚烷基
‑
COO
‑
；
[0019]p为1～6的整数。
[0020]根据本专利技术的实施方案，R1～R9均为H，或R1～R8均为H、R9为甲基；
[0021]R
10
、R
11
相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C4亚烷基
‑
SO3H，或者R
10
、R
11
与N原子形成式II所示的结构；
[0022]R
12
选自苯基或
‑
C(＝O)O
‑
CH3；
[0023]R
13
选自
‑
OH或
‑
N
+
(CH3)2‑
C2H4‑
COO
‑
；p为2。
[0024]示例性地，所述两亲性三元共聚物具有如下式III或式IV所示的结构；
[0025][0026]其中，式III中，m为2～35的整数，n为2～35的整数；k为2～35的整数；
[0027]式IV中，m为3～25的整数，n为3～25的整数；k为3～25的整数。
[0028]本专利技术还提供上述两亲性三元共聚物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0029]在惰性气体保护下，将引发剂、式A所示的化合物、式B所示的化合物、和式C所示的化合物依次加入有机溶剂中进行反应，制备得到式I所述的两亲性三元共聚物；
[0030][0031]其中，R1～R
13
具有如上含义。
[0032]根据本专利技术的实施方案，所述引发剂可以为偶氮二异丁腈(AIBN)。
[0033]根据本专利技术的实施方案，所述有机溶剂选自四氢呋喃、甲醇、乙醇中的至少一种。优选为四氢呋喃与甲醇的混合物，例如四氢呋喃、甲醇的体积比为10:1；还优选为四氢呋喃与乙醇的混合物，例如四氢呋喃、乙醇的体积比为10:1。
[0034]根据本专利技术的实施方案，式A所示的化合物、式B所示的化合物和式C所示的化合物、引发剂、有机溶剂的质量体积比为(1～30)g:(6～60)g:(5～50)g:1g:(200～1500)mL，优选为(4～20)g:(10～40)g:(6～30)g:1g:(300～1200)mL。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两亲性三元共聚物，其特征在于，其具有如下式I所示的结构：其中，R1～R9相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C1‑
12
烷基；R
10
、R
11
相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C1‑
12
亚烷基
‑
SO3H，或者R
10
、R
11
与N原子形成如下式II所示的结构：R
12
选自苯基或
‑
C(＝O)O
‑
C1‑
12
烷基；R
13
选自
‑
OH或
‑
N
+
(C1‑
12
烷基)2‑
C1‑
12
亚烷基
‑
COO
‑
；m为2～35的整数，n为2～35的整数；k为2～35的整数；p为1～12的整数。2.根据权利要求1所述的两亲性三元共聚物，其特征在于，R1～R9相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C1‑6烷基；R
10
、R
11
相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C1‑6亚烷基
‑
SO3H，或者R
10
、R
11
与N原子形成式II所示的结构；R
12
选自苯基或
‑
C(＝O)O
‑
C1‑6烷基；R
13
选自
‑
OH或
‑
N
+
(C1‑6烷基)2‑
C1‑6亚烷基
‑
COO
‑
；p为1～6的整数。3.根据权利要求1或2所述的两亲性三元共聚物，其特征在于，R1～R9均为H，或R1～R8均为H、R9为甲基；R
10
、R
11
相同或者不同，彼此独立地选自H、
‑
C4亚烷基
‑
SO3H，或者R
10
、R
11
与N原子形成式II所示的结构；R
12
选自苯基或
‑
C(＝O)O
‑
CH3；R
13
选自
‑
OH或
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：卫娜，邓高峰，佟昊，关运龙，刘璐，
申请(专利权)人：建研科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：