荧光标识两亲性梳形共聚物的合成及其表面吸附特性研究.pdfVIP

摘 要 膜污染现象是制约膜分离过程的主要问题，提高膜的抗蛋白吸附性是膜改性 研究的主要任务。增强疏水膜表面亲水性可以有效改善膜的表面抗蛋白吸附能 力。本文以具有荧光特性的咔唑二硫代甲酸苄基酯（BCBD ）为RAFT试剂，采 用大分子单体法经活性自由基聚合制得了一系列荧光标识两亲性梳型共聚物，并 以荧光法测试了该聚合物在聚丙烯腈膜表面的吸附量、解吸附趋势，以探讨聚合 物结构对吸附作用的影响规律。 首先利用溴单质与烯丙基聚乙二醇（APEG ）加成反应制得1, 2-二溴丙基聚 乙二醇（PEG-Br ），再与N ,N-二甲氨基丙基丙烯酰胺（DMAPAA ）季铵化反应， 制得N, N-二甲基-N-(3-丙烯酰胺丙基)-N-(2-溴-3-聚氧乙烯基)-丙基-1-溴化铵大分 子单体（PEGAmQ ）；考察了溶剂、单体比例、反应时间、温度等因素对大分子 单体产率的影响，确定了最佳反应条件。以BCBD为RAFT试剂，由PEGAmQ与 DMAPAA共聚，聚合物与溴代正辛烷进行高分子季铵化反应制备了梳型阳离子 1 季铵盐聚合物P(DMAPAQ-co-PEGAmQ) ；利用FTIR 、H-NMR 、GPC等表征手段 对该聚合物进行表征以确定其结构。荧光测试结果表明聚合物P(DMAPAQ-co- PEGAmQ)浓度在1-500 μg/mL范围内与荧光强度呈线性关系，利用荧光分析法定 量研究P(DMAPAQ-co-PEGAmQ)对聚丙烯腈（PAN ）膜的吸附特性，考察了分子 量、聚合物结构等因素对吸附效果的影响。当聚合物中PEG质量分数为38.7%， 2 疏水单体含量为7.5%时，PEG在PAN膜上吸附量最大为23.76 μg/cm 。经过吸附 改性后，PAN膜的亲水性得到改善。接触角由66.9°下降到44.4° 。蛋白质吸附量 可以降至空白膜的7.6% 。 以BCBD为RAFT试剂，由苯乙烯(St)、2-丙烯酰胺-2- 甲基丙磺酸(AMPS)合 成了阴离子聚合物P(St-co-AMPS ）；利用BCBD 的荧光特性，定量研究了P(St-co- AMPS ）在聚丙烯腈（PAN ）膜表面的吸附强度与聚合物结构的关系。测试表明， 2 在St/AMPS为8 :1的聚合物在PAN膜表面的吸附量最大，吸附量为15 μg/cm ，其 平衡吸附量为8.01 μg/cm2 ；在碱性环境下，通过静电作用将阳离子聚合物 P(DMAPAQ-co-PEGAmQ)与膜表面阴离子聚合物P(St-co-AMPS-Na ）相互作用达 到吸附目的。吸附改性后，静态接触角由66.9°下降到44.7° ，改性PAN薄膜表面 牛血清蛋白(BSA)吸附量最低降至未改性PAN膜的29.5%左右，最低可降至1.79 2 μg/cm 。 关键词：两亲性梳型聚合物，荧光标记，物理吸附，表面改性 ABSTRACT Membrane fouling is one of the most important challenges faced in membrane operations. It is crucial for the design of antifouling surfaces effectively and conveniently. It is believed that the increase of hydrophilic moieties on a hydrophobic material surface can effectively reduce its biofouling ability due to the reduced hydrophobic interactions between the biofoulants and the hydrophobic surface. In this study, a series of amphiphilic comb-shape copolymers P(DMAPAQ-co-PEGAmQ)