[发明专利]一种温度敏感聚偏氟乙烯/贵金属纳米粒子杂化膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度敏感聚偏氟乙烯(PVDF)/贵金属纳米粒子杂化膜及其制备方法，具体为一种对温度敏感的高分子聚合物凝胶/贵金属纳米粒子杂化物与聚偏氟乙烯(PVDF)共混得到膜孔和催化活性可随温度调节的聚偏氟乙烯/贵金属纳米粒子杂化膜及其制备方法，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，PVDF膜仍然存在分离功能单一，不能响应外界环境变化，易污染等问题，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，可赋予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。由于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，是目前急需解决的一个问题。

另外，贵金属纳米粒子具有和尺寸相关的独特的稳定性、小尺寸效应、量子效应、表面效应及生物亲和性等。其作为一种较好的经典纳米材料是光学、电子、催化和生物医药等方面的研究热点(Daniel MC，Astruc D，Chem.Rev.；2004，104，293)。贵金属(金，银和钯)纳米粒子具有大量的表面原子，具有很高的催化活性。但高催化活性的贵金属纳米粒子必须分散在好的支撑物上面，以防止这些纳米粒子的堆积而引起催化活性的下降。而膜具有高的比表面积，最大比表面积可达30,000m²/m³，具有很高的金属纳米粒子负载能力。因此，将贵金属纳米粒子负载到PVDF膜上，可解决膜不具有催化功能的问题。

综上所述，将贵金属纳米粒子和温度敏感凝胶负载到PVDF膜上，可同时赋予膜温度敏感分离和催化特性，使其在分离和催化领域得到进一步的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有聚偏氟乙烯(PVDF)膜不具有催化特性和温度敏感性，耐污染性能不好的问题。本发明提供了一种温度敏感PVDF/贵金属纳米粒子杂化膜及其制备方法。该膜膜孔表面含有温度敏感高分子聚合物凝胶和贵金属纳米粒子，温度敏感高分子聚合物凝胶通过环境温度变化发生响应，实现对膜孔大小的调节和催化性能调节。本发明按重量份数由温度敏感高分子凝胶/贵金属纳米粒子杂化物0-40份和PVDF聚合物60-100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PVDF/贵金属纳米粒子杂化膜的制备方法，该方法是由聚偏氟乙烯(PVDF)和温度敏感高分子聚合物凝胶/贵金属纳米粒子杂化物物理共混，包括如下步骤：