PSF-g-P-PEGMA-的合成及其共混超滤膜的制备与性能研究

*2008-12-02收稿,2009-01-31修稿;国家重点基础研究发展计划(973计划,项目号2009CB623402)资助项目;**通讯联系人,E-mail:op-lyyxu@zju.edu.cn#研究简报#PSF-g-P(PEGMA)的合成及其共混超滤膜的制备与性能研究*王建宇1,2徐又一1**易砖1朱利平1朱宝库1(1浙江大学高分子科学研究所高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027)(2中国石油化工集团公司北京化工研究院北京100013)摘要以氯甲基化双酚A型聚砜(PSF-CH2Cl)为大分子引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了以聚砜(PSF)为疏水主链、聚(聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯)[P(PEGMA)]为亲水侧链的梳状两亲性共聚物PSF-g-P(PEGMA).FT-IR和1H-NMR的表征结果证实了两亲性共聚物的生成.将PSF-g-P(PEGMA)与PSF进行共混,通过浸没沉淀法制备了共混超滤膜.研究发现,引入5wt%的PSF-g-P(PEGMA),共混膜的孔隙率和平均孔径分别从6519%和0108Lm提高到8119%和0118Lm;将共混膜于90e热水中浸泡24h后,膜表面OPS从14163提高到17116;共混膜的亲水性和抗牛血清蛋白(BSA)吸附性能显著提升.关键词PSF,ATRP,梳状两亲性共聚物,共混,超滤膜聚砜(PSF)是一种性能优良、应用广泛的膜材料[1,2],但疏水的PSF膜通常面临渗透通量小和膜污染等问题,对PSF膜进行亲水化改性是提高其渗透通量和抗污染性能的有效途径[3,4].常见的改性方法有表面涂覆(吸附)[5,6]、表面接枝[7~9]、物理共混[10~12]等.一种极具发展前景的改性方法是将两亲性共聚物与PSF共混,然后制备PSF膜.这样,两亲性共聚物在相转化成膜时发生表面迁移而富集在膜表面,共聚物的亲水链段均匀分布在膜表面(包括内表面和外表面),使膜的亲水性和抗污染性得到改善[13~15].这种改性方法的特点是膜制备与膜改性同步进行,改性后亲水层均匀分布在膜表面和膜孔表面,这是表面涂覆(吸附)和表面接枝难以做到的.共混组分之间的相容性对高分子共混材料的性能具有重要影响[16],目前,与PSF相容性良好的商品两亲性共聚物品种很少,文献报道的适用于共混改性PSF膜的少数几种聚合物(磺化聚砜[12]、PEOPPSF三嵌段和多嵌段共聚物[14]、PSF-g-PEO[17]等)也鲜见工业应用.因此,研究开发用于PSF膜改性的两亲性共聚物具有重要意义.1主要原料与试剂PSF(P3500),购自苏威先进聚合物公司(上海);多聚甲醛、四氯化锡(SnCl4)、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMA,Mn=475),试剂级,购自美国Aldrich公司;三甲基氯硅烷((CH3)3SiCl)、氯仿(CHCl3)、甲醇(CH3OH)、溴化亚铜(CuBr)、联二吡啶(bpy)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和四氢呋喃(THF),分析纯;牛血清蛋白(BSA,Mw=617@104),购自国药集团化学试剂公司;磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH=714),北京索莱宝科技有限公司提供.2PSF-g-P(PEGMA)的合成及表征PSF-g-P(PEGMA)的合成分两步进行.(1)向反应瓶中加入1500mLCHCl3和30gPSF,搅拌至PSF全溶.加入20g多聚甲醛和415mLSnCl4,搅匀后滴加90mL(CH3)3SiCl.加毕,升温至60e进行反应.反应72h,冷至室温,于CH3OHPH2O混合物(1P1,VPV)中沉淀,得到PSF-CH2Cl.(2)向反应瓶中加入10gPSF-CH2Cl,100mLNMP,搅拌至固体全溶后加入20mLPEGMA,011022gCuBr、014gbpy,搅匀,通高纯氩气30min后升温至90e进行反应.反应415h,冷至室温,加THF稀释,过Al2O3柱,于CH3OHPH2O混合物中沉淀,过滤、纯化、干燥后得到PSF-g-P(PEGMA).聚合物的FT-IR分析在Vector22型(BrukerCo.,Germany)红外光谱仪上完成(涂膜法);1H-NMR分析在AvanceDMX500MHz(BrukerCo.,Germany)核磁共振仪上进行,氘代氯仿(CDCl3)或第7期2009年7月高分子学报ACTAPOLYMERICASINICANo.7Jul.,2009700氘代二甲亚砜(DMSO-d6)为溶剂.3PSF-g-P(PEGMA)PPSF共混膜的制备、表征及性能测试311膜制备按比例将PSF-g-P(PEGMA)和PSF溶解在NMP中,得到铸膜液,脱除气泡后均匀刮涂在洁净玻璃板上,于空气中静置45s后浸入凝胶浴(H2O),待聚合物溶液发生相转化成膜后将其从凝胶浴