两亲梳型嵌段共聚物的合成及其在膜改性中的应用分析

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1、摘要膜过程是当代新型的高效分离技术，但膜污染问题严重地影响了膜过程的效能，已成为限制超滤技术进一步扩大应用的瓶颈。膜表面改性已成为提高膜抗污染的主要途径之一。本文通过RAFT活性自由基聚合方法，合成了接枝密度、接枝链长可控的两亲梳型嵌段共聚物，并将此两亲性共聚物分别用于PES膜的共混改性和PAN薄膜的表面吸附改性研究，探讨改性聚合物结构对膜表面结构及性能的影响，以寻求实现膜表面改性提高抗污染能力的适当结构和方法。首先，以咔唑二硫代甲酸苄基酯为RAFT试剂，以苯乙烯(St)、N,N---甲基丙烯酰胺(DMAM)和丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯(A．mPEG)大分子为共聚单体，利用RAF

2、T活性聚合法，合成了两亲梳型嵌段共聚物PSt．b．P(A．mPEGl和P(St．DMAM)-b．PDMAM-b．P(A．mPEG)。用FTIR、1H-NMR和GPC对聚合物结构进行了表征，该方法具有高的嵌段效率，产物相对分子质量分布窄。将PSt-b。P(A-mPEG)与聚醚砜(PES)共混，经相转化法制备了超滤膜，研究了PSt-b．P(A．mPEG)中接枝密度与接枝链长度对膜抗污性能的影响。研究表明，PES膜经共混改性后，PEG链段在膜表面富集，使膜的亲水性得到了改善，改性PES膜具有良好的抗牛血清蛋白(BSA)污染的能力；由膜的超滤实验表明，在不降低膜的原始通量条件下，PS

3、t．b．P(A-mPEG)改性PES超滤膜比未改性膜显示出较大的通量恢复率。其qbPSt40．b．P(A．mPEG2000)16的超滤性能较好，随其加入量由0增到4．50％，蛋白质吸附量由原来的6．8ug／cm2降低至0．5ug／cm2，且长期运行实验表明共混膜重复使用性能明显优于空白PES膜。研究7P(St．DMAM)-b-PDMAM．b．P(A．mPEG)对聚丙烯腈薄膜的吸附改性，考察了吸附时间、聚合物溶液浓度、聚合物结构等因素对膜表面亲水改性的效果。接触角、XPS测试表明膜表面吸附了P(St．DMAM)．b-PDMAM-b．P(A．mPEG)，膜表面的亲水性有很大的提高

4、，接触角由原来的72．19。降低至20．7。；改性后PAN薄膜表面的抗BSA能力有显著的提高，BSA吸附量最低可至O．68ug／cm2，表明用P(StoDMAM)-b．PDMAM-b．P(A．mPEG)吸附改性PAN膜的方法可以有效地改善疏水PAN膜表面，该法切实可行。最后还对膜进行了表面接枝改性研究，结果表明，将膜先进行吸附处理，使膜表面产生活性基团，然后在引入亲水大单体A．mPEG，通过调控聚合条件可在膜表面引入亲水基团，膜表面的亲水性提高，蛋白污染降低。关键词：两亲梳型嵌段共聚物，膜表面改性，蛋白质吸附，共混，吸附ABSTRACTMembraneprocessesare

5、receivingincreasedattentionforitshighseparateefficiencyinmodemtimes．However,amajorobstacletofurtherapplicationofmembraIleprocessisproteinfoulingduringtheoperation．Inordertosolvethisproblem，thepreparationandcharacteristicsofanti—foulingmembranehavebestudied，andsurfacesmodificationWasoneofthe

6、mainmethods．Thereistheirforemuchinterestinthemodifcationofthesurfacetoimprovetheirhydrophilicityandantifouling．Amphiphiliccomb—shapeblockcopolymerswithdifferentstructureparametersweresynthesizedbyreversibleaddition-fragmentationtransfer(RAFT)polymerization．Thenpolymerswereusedfortheblendmod

7、ificationofPESultrafiltrationmembraneandsurfaceadsorptionmodificationofPANFilms．Theeffectionoftheamphiphilicpolymerstructureonthemembranesurfaceandcapabilitieswereinvestigatedinordertofindtheavailablemethod．Firstly,aseriesofamphiphiliccomb—shapeblockcopo