[发明专利]一种截留接枝制备分子印迹聚合物膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种截留接枝制备分子印迹聚合物膜的方法，属于功能材料、高分子材料和膜领域。

背景技术

分子印迹聚合物(MIP)是一种新型的高分子材料，它对特定目标分子具有高特异性的识别能力。印迹聚合物膜融合了膜分离和分子印迹两种技术的优点，给膜赋予了特异的分子识别性、亲和性和选择透过性，因此成为近年来研究的热点。分子印迹聚合物膜的合成主要有以下几种方法【Macromol Biosci，2003，3(9)：487-498】：(1)原位聚合：将印迹分子、功能单体、交联剂和致孔剂混合液倾倒在两块基板之间，通过整体交联聚合(常采用UV光引发)即得到MIP膜。(2)溶剂蒸发沉淀：将印迹分子、成膜材料共溶于适当的溶剂中，将该铸膜液刮涂在适当的支撑体上，在一定温度下的惰性气氛中使溶剂蒸发，得到的聚合物膜经进一步干燥后，采用适当的溶剂进行洗脱以除去印迹分子，即得到MIP膜。(3)浸没沉淀(湿相转化)：将含有印迹分子、成膜材料及适当致孔剂的高分子铸膜液刮涂在适当的支撑体上，将其浸入含有非溶剂的凝固浴中，由于良溶剂与非溶剂的不断置换，经过一段时间聚合物膜就从中沉淀析出，最后采用适当的溶剂对该膜进行洗脱以除去印迹分子，进而得到保留有印迹分子特定构型的MIP膜。(4)表面修饰：膜的表面修饰，即在印迹分子存在下，对商业膜进行表面修饰，实现分子印迹功能。具体可通过光或热引发在膜表面接枝共聚。表面修饰法同以上各种印迹方法相比，具有印迹分子用量少、印迹位点的可及性高、可实现印迹膜的高通量等优点。(5)其它方法：除上述介绍的印迹膜制备方法外，还有一些特殊的膜制备方法，如电化学聚合方法也可用于分子印迹膜的制备，此方法具有速度快、直接成膜等优点，这种方法非常适用于传感器敏感膜的制备。

基于以上几种方法制备的分子印迹膜大致可分为三种【J Chomatogr B，2004，804(1)：113-125】：分子印迹填充膜或共混膜、分子印迹整体膜和分子印迹复合膜。填充型分子印迹膜是将纳米级的MIP填充在两块过滤板之间，共混膜则是将径度均一的MIP粉术混入膜基材中然后再成膜。分子印迹整体/本体膜是用分子印迹聚合物自身作为支撑体制作的一类分子印迹聚合物整体膜，稳定性较好，应用效率高，但是这种特殊的膜材料可选择的范围很窄，并不具有最佳的成膜性，膜制备过程较为困难，所制得的膜产品一般较脆，不易获得分离膜所需的柔韧性和机械性能。分子印迹复合膜是以超滤或微滤膜为支撑层，在表面复合上分子印迹聚合物形成具有识别分离能力的皮层结构，并且可以通过优化分子印迹皮层的形态和结构提高和改善膜的功能，可获得大通量和高选择性，但是这类膜与第二类整体膜相似，同样存在有造成膜产品柔韧性不足和机械性能较差的缺点，另外在实际的分离过程中，膜基材在溶剂中存在有溶胀现象，这便可能造成印迹聚合物皮层脱落的隐患，使膜的使用寿命缩短【JMem Sci，2003，213(1)：97-113】。

分子印迹分离膜的研究主要存在以下问题：目前所制备的分子印迹聚合物膜需要较高交联度来对结合位点进行空间定位，但这种高交联体系中印迹分子向内或向外的扩散都会被阻碍，导致传质动力学不理想，吸附容量很低；高度交联的聚合物网络结构是脆的，使印迹聚合物膜柔性差，容易破碎，影响了印迹聚合物膜的实际应用。其次，目前分子印迹分离膜使用的功能单体、交联剂和聚合方法都有较大的局限性，尤其是功能单体的种类太少，且不易获得，不能满足某些分子识别的要求；另外，分子印迹分离膜的传质机制和分离原理尚不明了，影响了其在分离领域的应用，而且MIP本身的分子识别机理和表征也是分子印迹技术研究中的主要问题。