[发明专利]一种聚多巴胺/植物纤维共混膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺/植物纤维共混膜及其制备方法，属于聚合物改性领域。其首先制备聚多巴胺粉末和一定目数的植物纤维，然后将其共混于含聚偏氟乙烯的溶液中，再利用浸没沉淀相转化法制得所述聚多巴胺/植物纤维共混膜。本发明材料绿色环保，工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施，所得聚多巴胺/植物纤维共混膜具有良好的亲水和机械性能，并且膜的渗透性能得到极大的改善。

技术领域

本发明属于聚合物改性领域，具体涉及一种聚多巴胺/植物纤维共混膜及其制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯（PVDF）膜的亲水化改性方法很多，物理共混改性是其中一种很重要的方法。目前物理共混改性主要分为两类：一类是将无机亲水颗粒与PVDF共混，另一类是将有机亲水大分子与PVDF共混。其中有机亲水性大分子与PVDF共混改性效果明显，改性剂不易逸出，得到广泛关注。而植物纤维含有丰富的亲水性羟基基团，来源广泛，易得便宜，对于PVDF膜的改性有广阔的前景。但植物纤维由于自身氢键作用，溶解性能差，和PVDF的相容性弱。加入增容剂增加大分子和PVDF之间的相容性是一种有效的方法。研究发现，聚多巴胺结构中含有丰富的羟基基团，可以和植物纤维发生氢键反应，而聚多巴胺本身的大分子结构和对固体强的黏附性能，使得它可以和聚偏氟乙烯有强的相互作用，利用聚多巴胺分子之间的氢键反应，可以间接增加植物纤维和PVDF大分子的相互作用，从而增加二者的相容性。另外聚多巴胺对环境没有污染。基于此，本发明首先合成聚多巴胺和一定目数的植物纤维颗粒，然后将其与聚偏氟乙烯简单共混，将得到的均匀铸膜液经过浸没沉淀相转化制得聚多巴胺/植物纤维共混膜。这是一种非常简单的改性方法，无需昂贵的仪器，不仅增加了对废弃自然资源的利用率，而且对环境没有污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚多巴胺/植物纤维共混膜及其制备方法，其工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施，所得聚多巴胺/植物纤维共混膜具有良好的亲水和机械性能，且对人体没有伤害。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚多巴胺/植物纤维共混膜，其是先制备聚多巴胺粉末和一定目数的植物纤维，然后将其共混于含聚偏氟乙烯的溶液中，再利用浸没沉淀相转化法制得所述聚多巴胺/植物纤维共混膜。

所述植物纤维包括棕榈纤维、竹纤维、麻纤维、棉纤维等。

所述聚多巴胺/植物纤维共混膜的制备方法包括以下步骤：

1）聚多巴胺粉末的制备

将2-10 mg/L的多巴胺盐酸溶液加入到10mM的Tris溶液中，并用Tris溶液定容至200-400 mL，室温搅拌24 h后离心，过滤，水洗，冻干，真空干燥，得聚多巴胺粉末；

2）植物纤维的制备

将浆粕板剪成1×1 cm²的小块，放入二次水中，常温搅拌清洗0.5h，过滤除杂，然后在60℃恒温干燥箱中干燥24 h，再放入搅拌机中粉碎，至过400目筛，制得植物纤维；

3）聚多巴胺/植物纤维共混膜的制备

按比例将植物纤维、聚偏氟乙烯粉末、成孔剂聚乙烯吡咯烷酮和溶剂二甲基甲酰胺于70-75℃下搅拌均匀，冷却至20℃以下，加入一定量聚多巴胺粉末，搅拌均匀，脱泡，室温刮膜，晾干，得聚多巴胺/植物纤维共混膜。

步骤3）中植物纤维和聚多巴胺粉末的质量比为4:1-4:3；聚偏氟乙烯粉末与聚多巴胺粉末的质量比为20:1-10:1；聚偏氟乙烯粉末与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1.5:1-2:1；聚偏氟乙烯粉末和聚乙烯吡咯烷酮的总用量为二甲基甲酰胺质量的10％-20％。