[发明专利]温度、pH响应性的醋酸纤维素膜的制备方法及该膜的应用

说明书

技术领域

本发明涉及到再生活化剂原子转移自由基聚合(ARGETATRP)方法合成的改性嵌段聚合物F127-b-PDMAEMA以及通过浸没沉淀相转化法制备的温度、pH响应性醋酸纤维素膜。并测试该膜在不同温度、pH下的孔径大小，具体指标为不同温度、pH条件下的水通量。

背景技术

膜分离法是近20年来发展起来的一种新型分离技术，具有突出的传输选择性和低的能耗等优势。膜技术由于实用、高效、节能、工艺简单和可调等优势,在现代经济发展和人民日常生活中被广泛应用，产生了很高的经济效益。

随着科技的进步以及人类对自主机制的了解，人们越来越青睐于智能的、有自主响应的机制和设备，因此对于普通的具有分离效果的膜，人们已经不能满足，人们希望能够得到一种可以根据体系因素的不同而改变性能的膜。因此对膜材料进行功能化和智能化，开发出能对外界刺激作出响应的膜已成为必然趋势,这种膜被称为智能型膜材或环境响应型膜材。智能膜材的结构、有效孔径、膜的通量以及膜的性能会随着外界刺激如光、电、温度、pH、化学因素等的改变发生变化，这种既兼顾传统膜材料优势又能对外界刺激作出响应的特点，促使智能膜材料成为了一种新型的功能性膜材料。智能膜在物质的分析检测、分离提纯、药物释放、人工器官等领域具有广阔的应用前景。

为了能够解决人类对响应性膜的需求问题，需要对传统的膜进行改性。合成具有响应性的改性物质，并将其与膜材料共混进制备改性膜的一种最简便的膜的改性方法。F127-b-PDMAEMA是一种两亲性的聚合物，其中F127是由聚氧乙烷和聚氧丙烷合成的PEO₁₀₀-PPO₆₅-PEO₁₀₀两亲性聚合物。PEO具有亲水性，能够提高膜的亲水性能；PPO具有疏水性，能够很好地与膜基础材料交联，提高改性物质在膜中的牢固性。PDMAEMA为聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯，是一种温度、pH响应性的物质，将其与F127通过再生活化原子转移自由基聚合法共聚制备出改性嵌段聚合物F127-b-PDMAEMA，不仅能够提高膜的亲水性能与改性物质的牢固性，还能使膜具有温度、pH响应性。又因为醋酸纤维素具有资源丰富、亲水性高和成膜性能良好的优点，因此制备用F127-b-PDMAEMA改性的醋酸纤维素膜具有良好的前景。

发明内容：

技术问题：本发明的目的是为了解决传统醋酸纤维素膜孔径单一、无响应性、亲水性差、抗污染能力弱等问题，提供了一种温度、pH响应性的醋酸纤维素膜的制备方法及该膜的应用。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种温度、pH值响应性的醋酸纤维素膜的制备方法，用再生活化原子转移自由基聚合法制备改性嵌段聚合物F127-b-PDMAEMA，将其与醋酸纤维素通过浸没沉淀相转化法制备温度和pH响应的醋酸纤维素膜；并通过调节体系的温度和pH测试膜的孔径大小；该制备方法包括以下步骤：

步骤1：合成引发剂F127-Br：取摩尔比为1:2:2-1:100:100的F127、酰溴和三乙胺，以二氯甲烷为溶剂，搅拌反应2-48h，处理后得到产物引发剂F127-Br；

步骤2：合成F127-b-PDMAEMA:引发剂F127-Br、单体DMAEMA、催化剂CuBr₂、配体五甲基二亚乙基三胺PMDETA，按照1:50-200:001-1:001-1的摩尔比加入反应器中，加入溶剂甲醇，待完全溶解，除去反应器里的空气，然后将已溶解好的还原剂加入上述反应器中，装置密封，在20-80℃下搅拌反应2-48h，除杂、得到F127-b-PDMAEMA；

步骤3：制备温度、pH响应的醋酸纤维素膜：取0.1g-1g的F127-b-PDMAEMA和4-10g的醋酸纤维素，溶解于20-70gDMF中，脱泡，成膜；

步骤4：将制备的改性膜应用于不同的温度和pH体系。

优选的，具有温度、pH响应的膜为F127-b-PDMAEMA改性的醋酸纤维素膜。

本发明还提供了一种由上述方法制成的温度、pH响应性的醋酸纤维素膜的应用，通过改变体系的温度、pH来改变醋酸纤维素膜的孔径大小和水通量的大小，温度可调节范围为10-80℃，pH可调节范围为2-14。

有益效果：

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明方法的原料廉价、反应条件温和、生产成本低，适合大规模生产