一种抗菌性聚醚砜超滤膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗菌性聚醚砜超滤膜的制备方法。将聚醚砜配制成1%-10%(w/w)的初始铸膜液；将单体溶液和引发剂溶液滴加到初始铸膜液中，进行均相接枝聚合；调节铸膜液中聚醚砜的浓度和反应温度，并加入添加剂，继续搅拌均匀，配制抗菌性超滤膜铸膜液；将铸膜液静置，脱除残存的气泡；采用干-湿相转化法制备抗菌性聚醚砜超滤膜。铸膜液各组分重量比为：聚醚砜12%-24%(w/w)，含辣素衍生结构的丙烯酰胺0.01%-3%(w/w)，乙烯基单体0.05%-8%(w/w)，引发剂0.005%-1%(w/w)，添加剂0-15%(w/w)，其余为溶剂。所制备的产品纯水透过系数≥115L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率≥90%，对大肠杆菌的抑菌率≥85%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率≥82%，适用于海水淡化预处理、中水回用以及生物化工、医药、食品等领域的固液分离、脱色等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种高分子超滤膜的制备方法，特别是涉及ー种抗菌性聚醚砜超滤膜的制备方法，属于超滤膜表面改性

技术介绍
聚醚砜(PES)是ー种优异的膜材料，与聚砜相比，不含对耐热性和热氧稳定性有不利影响的异丙撑基，与聚芳砜相比，又不含使分子链过分刚硬的联苯基，而只保留了使聚合物具有耐热性、热氧稳定性、力学性能的ニ苯砜基和能赋予聚合物优良加工性能的醚键，已成为重要的膜材料之一，聚醚砜超滤膜也已广泛应用于海水淡化、中水回用、石油、化工、食品、医药、生物发酵等领域。但是，一方面，由于聚醚砜的憎水性，导致膜面和膜孔内污染十分迅速，从而降低膜性能、缩短膜使用寿命，直接限制了其推广应用；另一方面，由于细菌等微生物极易附着在膜表面，并以水体中的营养物质和膜材料为营养物质进行増殖，导致膜 劣化，进ー步降低了膜的使用寿命。因此，需要从亲水性和抗菌性方面加强聚醚砜膜的性倉^:。中国专利CN102309927指出了抗菌性超滤膜的发展现状，提供了一种相转化法制备含辣素衍生结构的聚丙烯酰胺的PES抗菌膜及其制备方法，将含辣素衍生结构的聚丙烯酰胺与PES共混得到了抗菌性良好的超滤膜。天然辣素，又称辣椒碱，是ー种天然植物碱，最早是1876年由Thresh从辣椒中提取的辣味物质，具有抗菌性、抗肿瘤和镇痛消炎作用，以及驱虫、发汗等功效。中国专利CN1425646公布了ー种酰胺衍生物的合成方法，合成了一系列含辣素活性结构及辣素衍生结构的丙烯酰胺，可广泛用于防污涂料的防污剂或可成膜的聚合物单体以及香料等。中国专利CN102309927采用聚合物共混的方式制备超滤膜，限制了辣素活性结构的化合物应用范围。本专利技术将含辣素衍生结构的丙烯酰胺单体与各种亲水性こ烯基单体进行共聚接枝，拓宽了含辣素活性结构丙烯酰胺的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种采用干-湿相转化法制备具有抗菌性的聚醚砜超滤膜的方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的ー种抗菌性聚醚砜超滤膜的制备方法，在铸膜液体系中，含辣素活性结构的丙烯酰胺和其它こ烯基単体在化学引发剂存在下接枝聚合到聚醚砜链上，并影响超滤膜的结构和性能，其特征在于选用聚醚砜为膜材料，溶于溶剂中，在35-90°C下搅拌溶解配制成重量百分比浓度为1%-10%的初始铸膜液；分别配制含辣素衍生结构丙烯酰胺的こ烯基单体溶液和引发剂溶液；保持温度在35-90°C，分别滴加こ烯基单体溶液和引发剂溶液到初始铸膜液中，滴加时间为O. 25-2小时，进行均相接枝聚合反应，在搅拌条件下反应O. 75-7小时；然后调整铸膜液中聚醚砜浓度为12%-24% (w/w)，温度为30-80°C，并添加0-15% (w/w)的添加剤，继续搅拌溶解2-20小吋，配制成抗菌性超滤膜铸膜液；将铸膜液在30-80°C下静置5-24小时，脱除铸膜液中残存的气泡；最后，采用干-湿相转化法制成抗菌性聚醚砜超滤膜。制备抗菌性聚醚砜中空 纤维超滤膜的条件为铸膜液流速5_25mL/min，铸膜液温度为20-80°C，以水为凝固浴温度为15-35°C，环境温度为15_35°C，环境湿度为30%_80%，干程为0-20cm,凝固时间为O. 5-8min,采用干-湿相转化法纺丝エ艺制备出抗菌性聚醚砜中空纤维超滤膜。所制备的抗菌性聚醚砜超滤膜用去离子水浸泡12-36小时后，对其结构和性能进行表征。所采用的聚醚砜为进ロ或国产制膜用聚醚砜粒料；所采用的単体为丙烯酸、丙烯酸脂、甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸缩水甘油酷、丙烯酰胺等こ烯基单体；所采用的引发剂为偶氮ニ异丁腈、过氧化ニ苯甲酰、过硫酸钾和焦硫酸钾等；所采用的添加剂为聚こニ醇、聚こ烯吡咯烷酮、吐温等有机添加剂或氯化锂、硝酸锂等无机添加剂或其混合物；所采用的溶剂为ニ甲基甲酰胺、ニ甲基こ酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。所采用的铸膜液配方组成为(以下均为重量百分比)聚醚砜12%-24% (w/w)，含辣素衍生结构的丙烯酰胺O. 01%-3% (w/w),こ烯基单体O. 05%-8% (w/w),引发剂O. 005%-1%(w/w)，添加剂0-15% (w/w)，其余为溶剤。其中聚醚砜的优选用量为15%-20% (w/w)；含辣素衍生结构丙烯酰胺的优选用量为O. 02%-l. 8% (w/w)；こ烯基单体的优选用量为O. 1%-5% (w/w)；含辣素衍生结构丙烯酰胺和こ烯基单体的优选摩尔比为1:5-1:20 ；引发剂的优选用量为O. 01%-0. 5% (w/w)；添加剂优选用量为1%_9% (w/w)。在抗菌性聚醚砜超滤膜的制备方法中，通过控制铸膜液中聚醚砜的浓度、含辣素衍生结构丙烯酰胺和こ烯基单体的用量及配比、引发剂种类和浓度等指标，以及铸膜液温度、聚合物总浓度、添加剂种类和浓度、凝固浴温度和凝固时间等，可很好地控制所制备抗菌性超滤膜的结构与性能。含辣素衍生结构丙烯酰胺的种类和用量及其与こ烯基单体的配比决定了所制备聚醚砜超滤膜抗菌性的強弱，并通过纯水透过系数的大小、亲水性、耐污染性和抗菌性效果等表现出来。本专利技术所制备的抗菌性聚醚砜超滤膜，纯水透过系数彡115L/m2 · hr · O. IMPa，牛血清蛋白(BSA，67000MW)截留率> 90%，超滤膜对大肠杆菌的抑菌率> 85%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率> 82%。本专利技术方法制得的产品特别适用于海水淡化预处理、中水回用以及生物化工、医药、食品等领域的固液分离、脱色等。具体实施例方式下面通过具体实施例对本专利技术方法做进ー步阐述。实施例I、将5% (w/w)的聚醚砜、50% (w/w)的ニ甲基こ酰胺在70°C下搅拌I小时至充分均匀，制成初始铸膜液；将O. 05% (w/w)的含辣素衍生结构的丙烯酰胺、O. 2% (w/w)丙烯酸、15% (w/w)的ニ甲基こ酰胺在25°C下，O. 5小时至溶解均匀；同时，将O. 01% (w/w)的偶氮ニ异丁腈(AIBN)、15% (w/w)的ニ甲基こ酰胺在25°C下，O. 5小时至溶解均匀；保持初始铸膜液温度不变，用恒压滴液漏斗分别将单体溶液和引发剂溶液滴加到初始铸膜液中，20分钟滴加完毕，維持铸膜液温度将为70°C，在搅拌条件下反应I小时；然后，将聚醚砜的浓度调整为18% (w/w)，并加入2% (w/w)的LiCl，继续搅拌15小时至溶解均匀，配制成抗菌性超滤膜铸膜液；将铸膜液在60°C下静止脱泡24小吋。控制铸膜液流速为12mL/mi n，铸膜液温度为60°C，以水作为凝固浴温度为30°C，干程为5cm，中空纤维膜凝固时间为45秒，采用干-湿相转化法纺丝エ艺制备出抗菌性聚醚砜中空纤维超滤膜。所制备的超滤膜放入去离子水中浸泡36小时，每12小时换一次水，以洗净添加剂和未反应的单体，然后进行性能测试。所制备的抗菌性聚醚砜超滤膜，其纯水透过系数为157. 76L/ Cm2 · hr · O. IMPa),对牛血清蛋白(BSA，67000MW)的截留率为93. 39%，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为 87. 12% 和 83. 79%ο实施例2、将铸膜液中含辣素衍生结构的丙烯酰胺用量调整为O. 1% (w/w)，ニ甲基こ酰胺用量减少O. 05%，其余的同实施例I。所制备的抗菌性聚醚砜超滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种抗菌性聚醚砜超滤膜的制备方法，其特征在于选用聚醚砜为膜材料，溶于溶剂中，在35-90°C下搅拌溶解配制成重量百分比浓度为1%_10%的初始铸膜液；分别配制含辣素衍生结构丙烯酰胺的こ烯基单体溶液和引发剂溶液；保持温度在35-90°C，分别滴加こ烯基单体溶液和引发剂溶液到初始铸膜液中，滴加时间为O. 25-2小时，进行均相接枝聚合反应，在搅拌条件下反应O. 75-7小时；然后调整铸膜液中聚醚砜重量百分比浓度为12%-24%，温度为30-80°C，并加入添加剤，继续搅拌溶解2_20小吋，配制成抗菌性超滤膜铸膜液；将铸膜液在30-80°C下静置5-24小时，脱除残存的气泡；最后，采用干-湿相转化法制成抗菌性聚醚砜超滤膜；其中，所采用的聚醚砜为制膜用聚醚砜粒料；单体为丙烯酸、丙烯酸脂、甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸缩水甘油酷、丙烯酰胺；引发剂为偶氮ニ异丁腈、过氧化ニ苯甲酰、过硫酸钾和焦硫酸钾；添加剂为聚こニ醇、聚こ烯吡咯烷酮、吐温或氯化锂、硝酸锂或其混合物；溶剂为ニ甲基甲酰胺、ニ甲基こ酰胺、N-甲基吡咯烷酮；铸膜液各组分重量比为聚醚砜12%-24%，含辣素衍生结构的丙烯酰胺O. 01%-3%，こ烯基单体O. 05...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学理，王剑，黄星，李赛赛，郑伟萍，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：