[发明专利]一种温度敏感聚偏氟乙烯凝胶膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度敏感凝胶膜及其制备方法，具体为一种对温度敏感的高分子聚合物凝胶与聚偏氟乙烯(PVDF)共混得到膜孔可随温度调节的聚偏氟乙烯凝胶膜及其制备方法，属于聚合物科学与技术领域。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)耐老化和抗紫外线性能优异，并且化学稳定性良好，室温下不受酸、碱等强氧化剂和卤素腐蚀，同时还具有优良的热稳定性和机械强度，是一种综合性能良好的分离膜材料。目前，PVDF分离膜已经成功和广泛地应用于化工，生化，电子，食品，纺织等工业领域。尽管如此，疏水性的PVDF膜在应用过程中经常遇到膜物理污染，分离效率不高和分离功能单一等问题，需要对其进一步改性。

温度敏感型聚合物凝胶属于刺激响应性聚合物，它是功能高分子领域中的研究热点之一。当外界温度发生微小的变化时，温度敏感型聚合物凝胶会发生物理或化学性质变化，从而赋予这类聚合物温度敏感特性。将温度敏感型聚合物凝胶材料引入PVDF膜中，利用温度敏感聚合物凝胶的构型、相及微结构随外界温度条件改变发生可逆变化，赋予PVDF膜温度响应特性。这种膜材料由于兼具有PVDF和温度敏感聚合物凝胶的优良性能而使其在许多应用领域比如选择性渗透、蛋白质识别、药物的控制释放等方面展现出巨大的潜能。

国内外有关温度敏感聚合物在PVDF膜改性的研究主要集中在PVDF膜表面接枝。这种方法存在破坏膜原有的结构特征，膜孔原有尺寸和分布发生改变，膜通量减小等缺陷。为了克服这些缺陷，一些研究人员采用首先在PVDF本体接枝温度敏感型聚合物，然后相转化制膜，通过聚合物结构和成膜条件来控制膜的结构和性能。例如，首先将PVDF粉末经过臭氧处理，然后将其与聚合物单体溶解到相应的溶剂中，通过热引发进行聚合，得到温度敏感性PVDF膜材料。

由于PVDF耐化学腐蚀性强，不能直接接枝，接枝PVDF需要经过特殊的处理过程(比如高能射线辐照、臭氧或强碱等)，成本耗费较高。而且，表面接枝和本体改性后成膜都存在改性后温度敏感性聚合物分子大量堆积在膜表面，而对膜孔的改性程度明显不足，膜的分离性能和耐污染性能没有得到很好的改善。众所周知，分离膜膜孔面积大大地大于膜的表面积，只有膜孔结构得到大的改善，理想的膜分离材料才会得到。因此，采用温度敏感高分子聚合物凝胶材料对膜孔改性，从功能化膜孔角度制备理想的膜材料，提高膜的使用性能，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有聚偏氟乙烯(PVDF)膜膜孔功能化改性程度不够，存在分离性能和耐污染性能不好的问题。本发明提供了一种温度敏感PVDF凝胶膜及其制备方法。该膜膜孔表面含有温度敏感高分子聚合物凝胶，温度敏感高分子聚合物凝胶通过环境变化发生敏感响应，实现对膜孔大小的调节。本发明按重量份数由温度敏感高分子凝胶0.5-2.5份和PVDF聚合物97.5-99.5份制成。

本发明解决所述产品制备方法技术问题的技术方案是：设计一种温度敏感凝胶膜的制备方法，该方法是由聚偏氟乙烯(PVDF)和温度敏感高分子聚合物凝胶物理共混所得，包括如下步骤：

a)温度敏感高分子聚合物凝胶的制备：将温度敏感性聚合物单体和交联剂溶解在无水乙醇，氮气保护条件下进行自由基聚合，得到温度敏感性聚合物凝胶；所述的温度敏感性聚合物单体指N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)或(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)；所述的温度敏感性聚合物是指聚(N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM))或聚(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯(PDMAEMA)；所述的温度敏感性聚合物是交联的结构；

b)制备铸膜液：将步骤(a)得到的温度敏感性聚合物凝胶分散在有机溶剂中，逐步加入一定量的PVDF粉末，溶解，脱气，得到铸膜液；所述的有机溶剂可以是N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种；

c)凝胶膜制备：将步骤(b)得到的铸膜液于洁净平整的玻璃板上刮制成液膜，凝固浴中固化成膜；所述的凝固浴是水与乙醇的混合物(乙醇与水体积比小于95)。

本发明解决所述产品技术问题的技术方案是：设计一种温度敏感凝胶膜，其特征在于该凝胶膜是由聚偏氟乙烯和温度敏感高分子聚合物凝胶物理共混所得。物理共混方法由本发明所述的制备方法所规定。