[发明专利]疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法，属于表面化学领域。

背景技术

聚合物微孔膜广泛用作电池隔膜（锂离子电池、镍-氢电池、镍-镉电池、聚合物电池等）以及分离膜（反渗透膜、微滤膜、纳滤膜、超滤膜、电渗析膜、气体分离膜等）。其中，疏水性聚合物微孔膜（如聚烯烃、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜和聚酰亚胺等）占据了很大的市场份额。然而，由于聚合物微孔膜很多场合与非极性介质（如极性电解液、水溶液等）接触，而此类微孔膜与介质的浸润性不好，很大程度上影响了微孔膜及其构筑器件的性能。改善聚合物微孔膜与接触介质的浸润性，是提高其性能和扩展应用范围的重要方法，一直是科学和工业界的关注重点。

物理和化学方法都可用于疏水性聚合物微孔膜表面改性。常见方法包括等离子体处理、表面活性剂处理、亲水性聚合物涂敷及接枝改性等。等离子处理可在表面产生极性基团，有效改善微孔膜的浸润性。但是，高能等离子体处理易造成聚合物孔结构破坏，昂贵的设备也限制了其大规模应用。表面活性剂处理利用其两亲性，将疏水端吸附于非极性表面，将亲水端与极性介质接触，可提高疏水微孔膜的浸润性。但是，表面活性剂吸附量少，效果不明显，而且疏水相互作用为弱相互作用，不稳定。另外，亲水性聚合物涂覆存在结合力不强，易造成微孔堵塞的缺陷。接枝改性则需隔绝氧气，并在高温或高能引发下进行，设备要求高，也易造成堵孔。

2007年，Lee等受贻贝的通用黏附性启发，利用多巴胺氧化聚合，开发了一种通用的表面/界面改性方法。该方法可在多种表面生成含有羟基与氨基等极性集团的聚多巴胺膜，与极性溶剂浸润良好。研究表明，这种方法需要多巴胺中的邻苯二酚基团与胺基共同作用才能产生效果。然而，多巴胺为医用试剂，合成和提取困难，价格昂贵，根本无法满足工业生产的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法，可用于多种疏水性微孔聚合物膜的改性，本发明的方法可以提高疏水性聚合物微孔膜与极性介质的浸润性，即使疏水性聚合物微孔膜具有亲水性能。

本发明所提供的疏水性聚合物微孔膜的表面改性方法，包括如下步骤：

将邻苯二酚类化合物和多胺分子溶解于溶剂中，并调节其pH值至碱性得到改性溶液；

将疏水性聚合物微孔膜浸泡至所述改性溶液中，经反应即实现对所述疏水性聚合物微孔膜的表面改性；

所述邻苯二酚类化合物的结构式如式Ⅰ所示，

式Ⅰ中，R为H、-CH₃、-（CH₂）_nCOOH、-CHO或OH，n为0～2之间的整数。

上述的表面改性方法中，所述邻苯二酚类化合物具体可为邻苯二酚、3,4-二羟基甲苯、3,4-二羟基苯甲酸、3,4-二羟基苯乙酸、3,4-二羟基苯丙酸、3,4-二羟基苯甲醛或苯三酚。

上述的表面改性方法中，所述多胺分子可为二胺、多乙烯多胺、聚乙烯胺或聚乙烯亚胺；

所述二胺具体可为乙二胺、丁二胺、己二胺、苯二胺或赖氨酸；

所述多乙烯多胺具体可为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺或六乙烯七胺。

上述的表面改性方法中，所述改性溶液中，所述邻苯二酚类化合物的浓度可为0.1～5mg/mL，具体可为0.1～3.5mg/mL、0.1mg/mL、0.3mg/mL、0.5mg/mL、0.8mg/mL、1.0mg/mL、1.8mg/mL、2.5mg/mL或3.5mg/mL；

所述邻苯二酚类化合物与所述多胺分子的质量比可为1：1～5、1：1～3.3、1：1、1：1.7、1：2、1：2.8、1：2.9、1：3、1：3.3或1：5。

上述的表面改性方法中，所述改性溶液的pH值可为8～13，具体可为8、8.5、9、10、11或13；

通过有机碱性物质或无机碱性物质调节pH值，所述有机碱性物质可选择三乙胺、氨水、三羟甲基氨基甲烷、甲醇钠或乙醇钠，所述无机碱性物质可选择氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸氢钠。

上述的表面改性方法中，所述溶剂为水或水与有机溶剂的混合溶剂；

所述水与有机溶剂的混合溶剂中，所述水与所述有机溶剂的体积比可为1：0～4，但所述有机溶剂的量不为零，具体可为1：0.5～4、1：0.5、1：1、1：2、1：3或1：4；

所述有机溶剂可为甲醇、乙醇、丙酮、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、N,N’-二甲基甲酰胺或四氢呋喃。