[发明专利]聚合物材料表面紫外光接枝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物材料表面改性技术领域，特别是涉及聚合物材料表面紫外光接枝的方法。

背景技术

聚合物材料已经广泛应用于现代工业生产和日常生活中，然而这类材料的亲水性和生物相容性较差，限制了这类材料在一些领域的应用，以中空纤维段为例，近年来，研究者把中空纤维段作为膜生物反应器中生物膜的载体，因为中空纤维段内部可以生长厌氧菌，其外部可以生长好氧菌，因而可以在一个反应器中同时完成厌氧反应和好氧反应，减小了反应器的体积，提高了生产效率，但目前使用的中空纤维段，其材质主要为聚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯等，这些材料的亲水性较差，有些材料甚至是疏水材料，是生物不友好性材料，不适于菌类和其它微生物的生长，因而在不影响聚合物材料本体性能的条件下对聚合物材料进行表面改性越来越受到关注。

接枝是指在聚合物材料的大分子链上通过化学键结合适当的支链或功能性侧基的反应，通过增加这些支链或功能性侧基使得聚合物材料表面的性质发生改变。接枝方法包括紫外光接枝、化学接枝和辐射接枝等。与其它接枝方法相比，紫外光接枝具有设备成本低、反应速度快并易于连续化操作的特点。但是现有的紫外光接枝是在聚合物材料表面涂覆光敏剂和单体溶液，再在紫外光照下进行接枝反应，因而在紫外光照不到的聚合物材料的表面就不能接枝上支链或功能性侧基，并且在紫外光照得到的聚合物材料表面也易产生接枝不均匀的现象，例如在亲水性较差的中空纤维段的外部可以接枝上亲水性官能团，但是在其内部就不能接枝上。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物材料表面紫外光接枝的方法和装置，用以对聚合物材料的表面进行改性，增加聚合物材料的适用范围。

本发明聚合物材料表面紫外光接枝的方法，包括：

气化光敏引发剂液体，通过紫外光照射光敏引发剂气体形成自由基，通过载气负载自由基流动至聚合物材料的表面形成表面自由基；

气化单体溶液，通过载气负载单体气体流动至聚合物材料的表面自由基处进行接枝反应。

优选的，在形成表面自由基和接枝反应过程中，采用脉冲载气搅拌聚合物材料。

较佳的，脉冲载气周期为10~60分钟。

优选的，所述气化光敏引发剂液体和气化单体溶液采用加热和/或抽真空的方式。

优选的，所述聚合物材料为中空纤维段、内压管式聚合物膜、卷式聚合物膜和/或聚合物分离膜。

在本发明聚合物材料表面紫外光接枝的方法中，由于通过载气负载自由基进入反应室，在气体能到达的聚合物材料的表面都可以形成表面自由基，再经过载气负载单体气体与表面自由基处进行接枝反应，因此，在聚合物材料的气体能到达的表面都可以进行接枝，避免了现有技术中紫外光照射不到之处不能接枝的现象，使聚合物材料的表面都进行了改性，增加了聚合物材料的适用范围。

附图说明

图1为本发明聚合物材料表面紫外光接枝方法流程示意图；

图2为应用本发明聚合物材料表面紫外光接枝方法的装置结构示意图。

附图标记：

1-气化室；2-紫外灯；3-第一进载气管；4-反应室；7-第二进载气管；

8-真空装置；11-光敏引发剂池；12-单体溶液池；13-第一加热器；

14-第二加热器；15-透光盖板；16-挡板；31-第一阀门；32-第二阀门；

41-进口；42-出口；43-反应室壳体；44-上多孔隔板；45-下多孔隔板；

51-第三阀门；61-第四阀门；71-第五阀门；81-第六阀门；91-第一压力表；

92-第二压力表；93-第三压力表

具体实施方式

为了使聚合物材料的表面都能进行接枝，本发明提供了一种聚合物材料表面紫外光接枝方法。该技术方案中，先将光敏引发剂液体气化，通过紫外光照射光敏引发剂气体形成自由基，通过载气负载自由基进入到聚合物材料的表面形成表面自由基，再将单体溶液气化后在聚合物材料表面自由基处进行接枝，因此在聚合物材料的气体能到达的表面都可以进行接枝。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的聚合物材料表面紫外光接枝方法，包括：

步骤101、气化光敏引发剂液体，通过紫外光照射光敏引发剂气体形成自由基，通过载气负载自由基流动至聚合物材料的表面形成表面自由基；

步骤102、气化单体溶液，通过载气负载单体气体流动至聚合物材料的表面自由基处进行接枝反应。