[发明专利]一种聚偏氟乙烯抗污染抑菌膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种聚偏氟乙烯抗污染抑菌膜及其制备方法，制备方法为：(1)配制DOPA‑Tris缓冲溶液；(2)将PVDF平板膜浸于DOPA‑Tris缓冲溶液中涂覆，水洗，干燥，得到M‑PDA膜；(3)配制PEGMA溶液和溶液一；(4)M‑PDA膜置于PEGMA溶液中，反应，水洗，干燥，再浸入溶液一中，涂覆，水洗，干燥，得到一种聚偏氟乙烯抗污染抑菌膜。本发明方法简单温和，在聚多巴胺表面涂覆的PVDF改性膜表面先后固定聚乙二醇甲基丙烯酸酯和金属铜，制备同时具有抗污染和抑菌的聚乙二醇甲基丙烯酸酯和金属铜修饰的聚偏氟乙烯膜。制备的一种聚偏氟乙烯抗污染抑菌膜可应用于废水、污水处理等膜分离领域。

技术领域

本发明属于功能高分子膜技术领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯抗污染抑菌膜及其制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯膜具有优异的机械性能、物理化学稳定性、热稳定性、耐老化性和成膜特性等性能，成为超滤膜分离应用最多的膜材料之一。但是，聚偏氟乙烯膜具有较强的疏水性，在应用过程中容易引起有机物、细菌、无机胶体颗粒等在膜表面及膜孔表面的附着，从而堵塞膜孔，导致膜分离效率下降和膜寿命的缩短，严重制约了其在分离领域的应用。

通过对膜材料进行表面改性，赋予膜表面功能化基团，提高表面抗污染性和抑菌性，是改善膜表面性能最常用的改性途径。常用的表面改性方法包括物理改性和化学改性，且都在工程应用中得到发展。不足之处是表面物理改性功能层分布均一性差且不稳定，在使用过程中容易脱落影响性能而受到限制；表面化学改性虽然功能层键合稳定，但操作条件苛刻、改性价格昂贵、技术工艺要求较高。因此，亟需克服现有技术缺陷，寻找并发展新的表面改性方法。

近年来，基于海洋生物贻贝足腺细胞所分泌的贻贝吸附蛋白在固体表面的粘附性研究在膜材料领域引起了广泛关注。该蛋白主要成分多巴胺是的类似物，多巴胺能够发生氧化聚合反应，可在室温潮湿条件下形成一层具有超强附着力的聚多巴胺复合层，可粘附于任何固体表面，且改性条件温和、涂层厚度可控且不改变膜基质的结构和性能，同时涂层可二次功能化，进一步接枝含有功能化基团的改性剂赋予膜表面新的优异性能。研究发现，聚多巴胺活性层极易同具有氨基、巯基、羧基等活泼功能基团的材料在弱碱性条件下发生迈克尔加成反应或偶合反应，通过键合作用将功能性聚合物稳定地固定于材料表面。对于提高膜表面抗污染性的报道中，应用最多的亲水化改性剂为聚乙二醇，然而聚乙二醇很难直接高效、可控地固定到聚多巴胺活性层表面，制约了其应用；同时，对于膜材料表面抑菌性修饰应用最广泛的是纳米金属银，其金属单质、氧化物和纳米颗粒都有着极强的抗菌能力，但由于价格昂贵，在工业上的使用受到了一定的限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种聚偏氟乙烯抗污染抑菌膜。

本发明的第二个目的是提供一种聚偏氟乙烯抗污染抑菌膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种聚偏氟乙烯抗污染抑菌膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按比例，将1.65-2.33g三羟甲基氨基甲烷和3.2g盐酸多巴胺溶于蒸馏水中，调节pH至8.5，得到DOPA-Tris缓冲溶液；所述DOPA为多巴胺的缩写，Tris为三羟甲基氨基甲烷的缩写；

(2)将PVDF平板膜完全浸没于所述DOPA-Tris缓冲溶液中，并置入恒温震荡器中在25～40℃以稳定转速均匀涂覆2～20h，膜取出后用乙醇浸泡，以除去多余的DOPA-Tris缓冲液；再用纯水洗涤，冷冻干燥，得到M-PDA膜，M-PDA为聚多巴胺表面涂覆改性的聚偏氟乙烯膜缩写；PVDF为聚偏氟乙烯的缩写；

(3)以Tris-HCl缓冲溶液为溶剂配制5～20mM PEGMA溶液；PEGMA的数均分子量为300-500Da，PEGMA为聚乙二醇甲基丙烯酸酯缩写；以Tris-HCl缓冲溶液为溶剂配制含有1～10mM Cu²⁺和20mM H₂O₂的溶液为溶液一；