【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高分子化學(xué)材料，具體涉及一種具有親水孔道的高分子薄膜、其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、含有親水孔道薄膜是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的親水性功能材料，在水處理、生物醫(yī)學(xué)、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的疏水高分子薄膜相比，含親水孔道薄膜由于其親水性孔道能夠更好地被水相潤濕，避免孔隙中吸附空氣對水流的阻礙，因此在水處理、血液凈化、藥物遞送等領(lǐng)域表現(xiàn)出更加優(yōu)異的優(yōu)勢。
2、目前，制備含有親水孔道薄膜的主要方法包括化學(xué)改性和表面氧化等化學(xué)方法，以及表面涂覆和等離子處理等物理方法。然而，這些方法存在以下不足：
3、1.化學(xué)改性和表面氧化方法制備工藝復(fù)雜，親水性不夠持久，難以控制，且生物相容性差。
4、2.表面涂覆和等離子處理方法可能破壞高分子薄膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其機(jī)械性能受損。
5、因此，亟需開發(fā)一種制備工藝簡單、親水性持久可控、生物相容性好且能夠保持高分子薄膜良好力學(xué)性能的含親水孔道薄膜制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種利用親水聚電解質(zhì)對疏水高分子顆粒表面進(jìn)行可控親水化修飾，進(jìn)而制備含親水孔道的高分子薄膜的方法。
2、本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
3、該方法簡單易行，可用于制備各種含有親水孔道的高分子薄膜。所制備的高分子薄膜具有良好的力學(xué)性能和親水性。
4、該方法可以避免傳統(tǒng)疏水多孔高分子薄膜修飾親水聚電解質(zhì)多層膜過程中孔道疏水孔壁吸附氣體對液體流動(dòng)的阻礙作用。從而
5、具體地說：
6、本專利技術(shù)的第一方面在于提供一種具有親水孔道的高分子薄膜，所述的孔道具有親水性，水在孔道內(nèi)壁的接觸角小于30°，通過調(diào)控高分子顆粒表面包覆的聚電解質(zhì)多層膜的覆蓋率，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)控水在孔道內(nèi)壁的接觸角；孔道的直徑為50nm～100μm，優(yōu)選100nm～50μm；所述的具有親水孔道的高分子薄膜的厚度范圍為1μm～10mm，優(yōu)選范圍為10μm～5mm。
7、本專利技術(shù)的第二方面在于提供一種本專利技術(shù)第一方面所述的具有親水孔道的高分子薄膜的制備方法，使用表面修飾了親水聚電解質(zhì)多層膜的高分子顆粒作為原料，采用熱壓成型方法將其制備成含親水孔道的高分子薄膜。
8、具體的說，所述的制備方法，包括下列步驟：
9、步驟1：使用層層組裝方法將親水性聚電解質(zhì)多層膜修飾到高分子顆粒表面；
10、步驟2：使用熱壓成型的方法將修飾了親水性聚電解質(zhì)多層膜的高分子顆粒制備成含親水孔道的高分子薄膜。
11、在本專利技術(shù)中，使用表面修飾了親水聚電解質(zhì)多層膜的疏水高分子顆粒作為原料，隨后采用高分子熱壓成型方法將其制備成含親水孔道的高分子薄膜。
12、在本專利技術(shù)中，所使用的疏水高分子顆粒材料包括下列常用的熱塑性高分子及其共聚物和它們的衍生產(chǎn)品；所述熱塑性高分子包括聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚對苯二甲酸丁酯(pbt)、聚碳酸酯(pc)、聚苯醚(ppo)、聚苯硫醚(pps)、聚氨基甲酸乙酯(pu)、聚四氟乙烯(ptfe)，聚偏氟乙烯(pvdf)、聚醚醚酮(peek)，聚醚砜(pes)、環(huán)烯烴共聚物(coc)、苯乙烯-丙烯酸樹脂(san)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯(ms)、尼龍(nylon)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚甲醛(pom)、多聚磷酸酯(ppe)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(mbs)等。在空氣環(huán)境中，水滴在所述高分子顆粒表面的接觸角為60°-120°；高分子顆粒的尺寸為50nm～500μm，優(yōu)選100nm～100μm。
13、在本專利技術(shù)中，步驟1中，所述親水性聚電解質(zhì)多層膜在高分子顆粒材料表面的覆蓋率為0-100％，優(yōu)選的覆蓋率為5％～85％。
14、在本專利技術(shù)中，步驟1中，所述親水性聚電解質(zhì)多層膜的層數(shù)為1-100層。
15、在本專利技術(shù)中，步驟1中，所述層層組裝方法包括：將帶相反電荷的聚電解質(zhì)分別配制成聚電解質(zhì)高分子水溶液a和聚電解質(zhì)高分子水溶液b，將聚電解質(zhì)高分子水溶液a和聚電解質(zhì)高分子水溶液b依次循環(huán)涂敷到高分子顆粒材料表面，形成親水性聚電解質(zhì)多層膜；所述帶相反電荷的聚電解質(zhì)包括聚陽離子電解質(zhì)和聚陰離子電解質(zhì)。
16、在本專利技術(shù)中，步驟1中，所述聚陽離子電解質(zhì)包括聚二烯丙基二甲基氯化銨(pdadmac)、聚乙烯亞胺(pei)、聚烯丙胺鹽酸鹽(pah)、殼聚糖(cs)等水溶性的帶正電的聚陽離子高分子中的一種或多種。所述聚陽離子電解質(zhì)的分子量為1萬至100萬，其中優(yōu)選為5萬～50萬。
17、在本專利技術(shù)中，步驟1中，所述聚陰離子電解質(zhì)包括聚苯乙烯磺酸鈉(pss)、聚乙烯磺酸鈉(pvs)、聚丙烯酸(paa)、聚甲基丙烯酸(pma)、羧甲基纖維素鈉(cmc-na)、聚甲基丙烯酸(pmaa)、聚(2-乙烯基吡啶)(p2vp)、聚(4-乙烯基吡啶)(pvp)、聚馬來酸(pma)、多肽、白質(zhì)、dna或海藻酸鈉等陰離子聚電解質(zhì)高分子中的一種或多種。其分子量為2000～100萬，優(yōu)選為6000～20萬
18、在本專利技術(shù)中，所述聚電解質(zhì)高分子水溶液a和/或所述聚電解質(zhì)高分子水溶液b的濃度為0.01～20g/l，優(yōu)選0.5～10g/l；含有的無機(jī)鹽濃度為0-5mol/l，優(yōu)選0～1mol/l。
19、在本專利技術(shù)中，步驟2中所使用的熱壓成型的壓強(qiáng)為1mpa～1000mpa，優(yōu)選為1mpa～100mpa；保壓時(shí)間為1min～360min，優(yōu)選為10min～60min；溫度為80℃～280℃，優(yōu)選為100℃～200℃。
20、在本專利技術(shù)中，步驟2中的熱壓過程中，可以添加高分子材料或者金屬紗網(wǎng)，以增加高分子薄膜的韌性，避免龜裂的發(fā)生；或者增加無機(jī)納米材料，增加其抗酸堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。
21、通過本專利所制備的含親水孔道的高分子薄膜可以進(jìn)一步通過化學(xué)或者物理方法對其進(jìn)行修飾，獲得具有不同功能的含親水孔道的高分子薄膜。
22、本專利技術(shù)的第三方面，是將本專利技術(shù)第一方面及第二方面所述的具有親水孔道的高分子薄膜在水處理、生物醫(yī)學(xué)、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，特別是在水處理、血液凈化、藥物遞送等領(lǐng)域的應(yīng)用。
23、綜上，本專利技術(shù)提供了一種利用親水聚電解質(zhì)對高分子顆粒表面進(jìn)行可控親水化修飾，進(jìn)而制備含親水孔道的高分子薄膜的方法。該方法工藝簡單易行，可以制備多種類型的含親水孔道高分子薄膜，所制備的薄膜具有良好的力學(xué)性能和親水性，適用于各種水相的應(yīng)用。
24、本專利技術(shù)具有以下技術(shù)效果：
25、1.本專利技術(shù)制備的高分子多孔薄膜具有親水性孔道，可直接用于液相中的相關(guān)的研究。
26、2.本專利技術(shù)制備的含親水孔道的高分本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有親水孔道的高分子薄膜，其特征在于，所述的孔道具有親水性，水在孔道內(nèi)壁的接觸角小于30°，孔道的直徑為50nm～100μm，所述的高分子薄膜的厚度范圍為1μm～10mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子薄膜，其特征在于，所述的孔道的直徑為100nm～50μm，所述的高分子薄膜的厚度范圍為10μm～5mm。
3.一種權(quán)利要求1或2所述的具有親水孔道的高分子薄膜的制備方法，其特征在于，使用表面修飾了親水聚電解質(zhì)多層膜的高分子顆粒作為原料，采用熱壓成型方法將其制備成含親水孔道的高分子薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有親水孔道的高分子薄膜的制備方法，其特征在于，包括下列步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟1中，所述的高分子顆粒材料包括熱塑性高分子及其共聚物和它們的衍生產(chǎn)品，所述熱塑性高分子包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸丁酯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、聚氨基甲酸乙酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚醚砜、環(huán)烯烴共聚物、苯乙烯-丙烯酸樹脂、苯乙烯-甲基丙烯
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟1中，所述層層組裝方法包括：將帶相反電荷的聚電解質(zhì)分別配制成聚電解質(zhì)高分子水溶液A和聚電解質(zhì)高分子水溶液B，將聚電解質(zhì)高分子水溶液A和聚電解質(zhì)高分子水溶液B依次循環(huán)涂敷到高分子顆粒材料表面，形成親水性聚電解質(zhì)多層膜；所述帶相反電荷的聚電解質(zhì)包括聚陽離子電解質(zhì)和聚陰離子電解質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述聚陽離子電解質(zhì)包括聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚乙烯亞胺、聚烯丙胺鹽酸鹽或殼聚糖中的一種或多種；
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟2，所用熱壓成型的壓強(qiáng)為1MPa～1000MPa，保壓時(shí)間為1min～360min，溫度為80℃～280℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在制備含親水孔道的高分子薄膜時(shí)，在熱壓成型過程中添加助劑，所述助劑包括高分子材料、鋼網(wǎng)或無機(jī)高分子材料中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，還包括步驟3，通過化學(xué)或者物理方法對含親水孔道的高分子薄膜進(jìn)行修飾，獲得具有不同功能的含親水孔道的高分子薄膜。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有親水孔道的高分子薄膜，其特征在于，所述的孔道具有親水性，水在孔道內(nèi)壁的接觸角小于30°，孔道的直徑為50nm～100μm，所述的高分子薄膜的厚度范圍為1μm～10mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子薄膜，其特征在于，所述的孔道的直徑為100nm～50μm，所述的高分子薄膜的厚度范圍為10μm～5mm。
3.一種權(quán)利要求1或2所述的具有親水孔道的高分子薄膜的制備方法，其特征在于，使用表面修飾了親水聚電解質(zhì)多層膜的高分子顆粒作為原料，采用熱壓成型方法將其制備成含親水孔道的高分子薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有親水孔道的高分子薄膜的制備方法，其特征在于，包括下列步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟1中，所述的高分子顆粒材料包括熱塑性高分子及其共聚物和它們的衍生產(chǎn)品，所述熱塑性高分子包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸丁酯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、聚氨基甲酸乙酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚醚砜、環(huán)烯烴共聚物、苯乙烯-丙烯酸樹脂、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯、多聚磷酸酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯或聚甲...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉洪江，
申請(專利權(quán))人：劉洪江，
類型：發(fā)明
國別省市：
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