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两亲性材料的合成及其共混改性超滤膜的研究

和磊磊  
【摘要】:聚醚砜(PES)超滤膜具有化学稳定性好、强度高、宽广的pH适应范围,近年来已经成为应用最广泛的高分子膜材料之一。但是因为聚醚砜材料本身具有很强的疏水性,使得其使用寿命大大减小,所以需要对聚醚砜膜材料进行亲水改性。本文通过分子设计合成了一种对聚醚砜具有良好亲水改性效果的两亲性聚合物PES-co-PEG。聚乙二醇由于成本低、具有良好的亲水性被广泛使用于两亲性聚合物的合成,与其他已合成的两亲性聚合物相比,该聚合物疏水基团与聚醚砜结构单元完全相同,有利于两亲性聚合物和聚醚砜的良好相容性。 本文首先以双酚S、二氯二苯砜、聚乙二醇等为主要原料,使用不同分子量的聚乙二醇合成了一系列不同链长的两亲性聚合物PES-co-PEG。采用凝胶色谱仪、核磁共振仪、热重分析仪、红外光谱仪等对产物进行了表征,考察了反应物比例、反应温度、反应时间、反应溶剂以及不同分子量的聚乙二醇对聚合反应的影响,结果表明,使用分子量为2000的PEG、以环丁砜做溶剂、在230C下聚合8h以上反应效果最佳。 其次,以合成的两亲性聚合物PES-co-PEG对聚醚砜超滤膜进行共混改性,研究了以不同分子量PEG合成的两亲性聚合物PES-co-PEG对共混膜的改性效果以及两亲性聚合物在铸膜液中添加比例对共混膜的改性效果,采用差示扫描量热仪考察了两亲性聚合物PES-co-PEG与聚醚砜高分子膜材料的混合相容性,通过扫描电镜观察了聚醚砜及其共混超滤膜的断面形态结构,利用接触角仪研究了超滤膜的表面亲水性,以多功能X射线光电子能谱仪测量了超滤膜的表面元素组成,对超滤膜进行静态蛋白质等温吸附实验和抗污染实验对比了聚醚砜膜和共混膜的抗污染能力以及实际中的应用能力。 最后,选取光明全脂奶粉作为污染物,将聚醚砜超滤膜以及共混膜在超滤器中运行一段时间后进行清洗,对比了纯水反向流清洗、酸洗、碱洗和氧化性清洗等方法清洗膜的效果以及同样的清洗方法对于不同的共混膜的清洗效果,另外,选取清洗效果最佳的清洗方法对不同分子量PEG合成的两亲性聚合物共混膜的清洗效果进行比较。


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