[发明专利]一种多功能两亲性梳型聚合物改性剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开的一种多功能两亲性梳型聚合物改性剂及其制备方法与应用。所涉及的改性剂的制备方法如下：聚二甲基硅氧烷单甲醚‑甲基丙烯酸酯(PDMSMA)、聚乙二醇单甲醚‑甲基丙烯酸酯(PEGMA)、γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、引发剂和溶剂为原料准备，在氮气保护下进行自由基聚合反应，处理后得到改性剂。将改性剂、纳米粒子前驱体和膜材料以一定的质量比溶于溶剂中，原位方法制备有机‑无机复合改性超滤膜。改性后的膜表面呈现亲水和疏水低表面能的两亲性抗污微区，并有一定的粗糙尺度。本发明中改性剂制备方法简单，膜改性易实现，改性后的膜具有良好的抗污效果，可用于污水处理。

技术领域

本发明涉及一种多功能两亲性梳型聚合物改性剂及其制备方法与应用。

背景技术

工业污水和城镇生活污水是最为主要的两类污水资源。我国城市污水每年约8亿立方米左右，与自来水使用量几乎相等，这部分水中只有0.1％污染物质，其余的绝大部分是以水源的形式存在，成为城市的第二种污水资源。工业污水回收利用不仅可节约大量的淡水资源，同时还可减少排污，达到保护环境的目的。

现在广泛使用地污水处理的超滤膜，易受易蛋白质污染：容易与溶液中的蛋白质等有机生物质发生特异性相互吸附作用,导致严重的膜污染,降低膜的渗透通量，缩短膜的使用寿命,增加膜分离过程的综合运行成本，其中最有效也是最方便的就是对超滤膜进行抗污改性。

现阶段的污水处理的超滤膜要达到防污的效果，主要通过两个途径，一是通过亲水抗污的方法实现对超滤膜的抗污改性，一种是亲水性聚合物在膜表面富集，亲水性链段结合水分子形成水层，从而阻止污染物与膜表面接触，另外一种是无机纳米粒子构建的亲水抗污表层；二是低表面能污损释放抗污，通过疏水疏油性的聚合物在膜表面富集形成低表面能的区域，从而使粘附在膜表面的蛋白质易在水力剪切的作用下脱离膜表面。单纯的一种抗污效果一般。因此，将多种有效防污技术协同作用，方能更好地实现高效、无毒、节能的防污目标。

本发明中采用的聚乙二醇由于具有很低的聚合物-水界面能，可以发生自由表面偏析，在膜表面富集，形成亲水抗污的微区，表现出优良的对于蛋白质吸附。聚乙二醇是一种非离子型水溶性聚合物，一般认为，聚乙二醇与水分子之间卓越的水合作用以及立体排斥作用，这些作用对抵制蛋白质的吸附至关重要。而聚二甲基硅氧烷链段具有很柔顺的硅氧链段，具有较低的表面能，可以发生强制表面偏析，在PEGMA链段的带动作用下，在膜表面富集形成低表面能的自清洁抗污微区。此外，无机纳米粒子引入可以增强膜的机械性能和亲水性能，聚合物的引入又可以抑制纳米粒子的团聚，同时在相转化过程中，聚合物链上原位接上纳米粒子和膜的形成是一步完成的。因此，将这三种功能单体结合在一起，提供了一种既具有亲水抗污又具有污损释放的两亲性多功能聚合物刷，并且环境友好，因此在污水处理中有很大的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能两亲性梳型聚合物改性剂及其制备方法与应用，改性后的膜具有稳定的通量以及很好的抗污性能，实现对于蛋白质等生物质污染物的良好的分离性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种多功能两亲性梳型聚合物改性剂，结构通式如下：

式中R1、R2、R3均选自H或CH3；m＝50-80，n＝20-50，l＝10-20；x＝3.5-31,y＝3-158。

一种多功能两亲性梳型聚合物改性剂的制备方法，包括如下步骤：