聚（n-异丙基丙烯酰胺）改性聚丙烯多孔膜的制备及其表面易清洗性能

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1、聚（N-异丙基丙烯酰胺）改性聚丙烯多孔膜的制备及其表面易清洗性能内容摘要采用低温等离子诱导技术在聚丙烯（PP）多孔膜表面接枝聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）。以接枝量测量、水通量测量以及变温清洗实验等方法，评价其温敏性及自清洁性能。结果表明，PP-g-PNIPAAm多孔膜表面在其低临界溶解温度（LCST）上下呈现明显的亲疏水变化，接枝聚合时间对温敏系数影响明显。经变温清洗实验，在25℃时PP-g-PNIPAAm多孔膜的水通量恢复率为83.4％，在45℃时PP-g-PNIPAAm多孔膜的水通量恢复率达到

2、89.2％，表明在多孔膜表面接枝PNIPAAm后，其自清洁性能变好。PP-g-PNIPAAm多孔膜在LCST上下时的表面亲水性质及体积相转变过程中提供的洗涤机械力是其表面具备自（易）清洁性质的原因。关键词：温敏性聚合物PP-g-PNIPAAm多孔膜自清洁性能膜污染机理与防治膜污染机理十分复杂,一般可分为三个阶段：阶段1：单分子吸附和膜孔沉淀。阶段2：溶质不断吸附到膜表面，边界层浓度不断增加，凝胶极化层形成；阶段3：溶质分子吸附于凝胶极化层上，成为松散的物理吸附，在压力的作用下凝胶层变致密，膜空隙率严重下降，膜通

3、量进一步下降并逐步稳定，膜分离性能受到严重破坏，须进行清洗。尽管膜污染机理很复杂，但根据文献及实验可知，膜污染与膜的表面吸水性，表面电荷量和粗糙度等表面性质密切相关，由此可改性膜的表面性质来减轻膜污染。对膜表面进行改性是控制膜表面性质，提高膜表面亲水性，解决膜污染问题的有效途径。常用的方法有共混改性、接枝改性、吸附改性、表面涂覆改性等。温敏型膜膜的温度敏感性XVI把具有温敏性聚合物接枝到具有良好力学性能的膜上可以制备出温敏性膜，温敏聚合物在最低临界溶解温度(LowecriticalsolutionTempera

4、ture,LCST)附近,外界温度发生变化会影响接枝聚合物分子链的亲水/疏水平衡进而产生分子链构象的可逆突变,从而改变膜孔尺寸,使膜的分离性能表现出温度敏感性[9,10,11]温度敏感型分离膜是一种能响应外界温度变化并自动调节其分离作用的智能型分离膜,能够适应更苛刻的应用环境、满足更复杂的分离要求,具有更广阔的应用前景。温敏型分离膜透过机理目前采用接枝法制备的温敏型分离膜可以分为两大类,一类是温敏聚合物接枝链只存在于膜表面,另一类是温敏聚合物接枝链同时存在于膜表面和膜孔内。一实验1.实验原料及仪器聚丙烯（PP）

5、多孔膜；N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）；牛血清蛋白质：磷酸二氢钾；磷酸氢二钾；氢氧化钠；正己烷；丙酮；氩气；去离子水：低温等离子体发生器2.实验过程（1)等离子体引发的接枝聚合接枝聚合实验装置如图1-1所示，将对折装有PP多孔膜的二通试管置于等离子体直通管型反应器中，并使多孔膜靠近反应器右电极位置。打开左右两侧活塞，抽真空至1Pa，然后充入氩气，重复数次，以保证反应器中为氩气气氛，通过阀门调节氩气流速，控制体系压力25Pa左右，并保持动态平衡，然后开启射频电源进行等离子处理，处理功率1W，时间30min，处

6、理过程中不断转动反应器使辐照均匀。等离子处理结束后，关闭左右两侧活塞，取下二通试管并连接至球形滴液漏斗（滴液漏斗中的接枝液预先用Ar鼓泡方法除去液体中的O2），将连接处管道中的空气置换为Ar气氛后，打开滴液漏斗活塞和左活塞将接枝液放入两通试管中，再关闭左活塞，在25℃和避氧条件下进行接枝聚合反应。反应一定时间后，将膜取出，在水中浸泡清洗48h，除去未反应的单体及可能存在的共聚物。将膜真空干燥并称重，计算表面接枝率。XVI图1-1等离子体引发接枝聚合的实验装置示意图(2)红外光谱（FT-IR）测试改性多孔膜充分干

7、燥后，在NETXUS670型红外光谱仪上进行测试，采用表面衰减全反射（ATR）技术，波数范围400~4000cm-1，分辨率4cm-1。(3)牛血清蛋白质（BSA）静态吸附测试取表面积为3.14cm2的改性多孔膜预先在pH6.5的磷酸盐缓冲溶液（PBS）中浸泡清洗1h，而后将此预处理的膜放入小试管中，试管里盛有5.0mL由pH6.5磷酸盐缓冲溶液（PBS）配制的新鲜蛋白质溶液。试管密封后置于设定温度的水浴中静置12h，使吸附达到平衡。将膜小心取出，利用紫外-可见分光光度仪在276nm处分别测试吸附前后的BSA溶

8、液吸光度。吸附实验分别在25℃和45℃进行。XVI(4)改性多孔膜的动态过滤实验过滤装置及实验过程过滤装置示意图1.多孔膜；2.膜管件；3.循环泵；4.压力表；5.阀门；6.恒温水浴；7.料槽；8.烧杯；9.电子天平(a)预压：将改性膜固定于膜组件上，0.04Mpa下采用去离子水对膜预压30min，使膜性能达到稳定状态。(b)纯水通量测定：将压力降至设定操作压力0.03Mpa，通过电子