一種抗菌改性聚偏氟乙烯膜及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種抗菌改性聚偏氟乙烯膜及其制備方法，屬于聚合物改性領域。先通過銀離子與13X分子篩進行離子交換，制得具有抗菌成分的載銀X型分子篩，然后將其與聚偏氟乙烯共混制膜，即得到抗菌改性聚偏氟乙烯膜。由于分子篩材料的強親水性，用此法改性后的聚偏氟乙烯膜在引入銀離子抗菌作用的同時提高了膜的親水性能，多方面協(xié)同作用，改善聚偏氟乙烯膜的抗菌能力和抗污染能力，延長了膜的使用壽命，對細菌和微生物的繁殖有明顯的抑制作用。改性膜保持了良好的物理性能和外觀。制備工藝簡單，易于操作，條件溫和，容易工業(yè)化實施。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于膜
，具體涉及一種具有抗菌功能的改性膜技術，改性后聚偏氟乙烯膜的抗污染性能和抗菌性能均得到提高。
技術介紹
聚偏氟乙烯(PVDF)是一種性能優(yōu)良的高分子材料，其優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐輻射性、熱穩(wěn)定性和機械強度使其在膜分離領域大顯身手，PVDF膜已成功地應用于化工、食品、醫(yī)藥和生化等諸多領域。但聚偏氟乙烯膜表面呈現(xiàn)極強的疏水性，在處理水基流體時由于細菌和微生物在膜表面的吸附和生長，易造成膜污染，使膜通量下降，限制了其在許多方面的應用。 PVDF膜的抗菌改性方法眾多，通過物理共混對PVDF膜進行本體改性是其中一種重要的方法。共混改性可實現(xiàn)不同材料間的優(yōu)勢互補，操作條件溫和、性能穩(wěn)定，因此受到了越來越多的重視。目前，能夠與PVDF膜共混的無機材料有Si02、Al203、Zr02等，這些共混材料的作用僅限于對膜進行親水改性這一單一作用方面，只能從一個側面對PVDF膜的抗菌性能進行改善。本專利技術利用分子篩的離子緩釋功能，將載銀分子篩與聚偏氟乙烯共混制膜。分子篩是結晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，具有分子尺寸大小(通常為O. 3 2. Onm)的孔道和空腔體系。孔腔中的陽離子可以同銀離子進行交換，從而得到具有抗菌功能的分子篩。本專利技術使用的X型分子篩是一種重要的低硅分子篩，其具有離子交換容量大和親水性強的特點，離子交換容量大，可以使單位質量的分子篩攜帶更多銀離子，產生的抗菌效率高；親水性強，則可以使共混材料在引入殺菌作用的同時提高PVDF膜的親水性能，多方面協(xié)同作用，改善膜的抗菌和抗污染能力。此種抗菌改性聚偏氟乙烯膜易于制備，成本低，抗菌、抗污染效果好。目前利用載銀X型分子篩對聚偏氟乙烯膜材料進行改性，研制具有抗菌功能的聚偏氟乙烯膜的研究尚未見報道。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術旨在提供，工藝簡單，易于操作，便于工業(yè)化實施。本專利技術能夠同時提升聚偏氟乙烯膜的親水性和抗菌性能，使膜材料表面同時具有對細菌、微生物的抗粘附功能和殺菌功能，制備的抗菌改性聚偏氟乙烯膜具有良好的抗污染和抗菌性能，且保持了聚偏氟乙烯膜的良好的物理性能。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用如下技術方案I)載銀分子篩的制備將13X分子篩烘干至恒重并研磨成粉末。將Ig干燥的13X分子篩加入到IOmL濃度為O. 05-0. 5mol/L的AgNO3溶液中，60°C下避光攪拌l_5h，抽濾，洗漆，至濾液中無銀離子(稀鹽酸溶液滴入無沉淀生成)，60°C烘干，得到具有抗菌功能的載銀分子篩Ag-X。2)抗菌改性聚偏氟乙烯膜的制備鑄膜液的配制比例如下，將質量百分數O. 5% 5%的Ag-X分子篩、14 20%聚偏氟乙烯粉末、I % -10%聚乙二醇PEG (分子量4000-10000)與N，N-二甲基乙酰胺按比例混合均勻，在65°C下持續(xù)攪拌24h，避光靜置脫泡，得到鑄膜液。成膜方法為，將鑄膜液流延在玻璃板上，以250 μ m刮刀刮膜，在空氣中預蒸發(fā)30秒后，浸泡至去離子水中24h以脫除溶劑。成形的膜用清水沖洗后晾干即得到抗菌改性聚偏氟乙烯膜。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術制備方法創(chuàng)新地采用具有抗菌功能的Ag-X載銀分子篩對聚偏氟乙烯膜進行共混改性，將抗菌功能引入到聚偏氟 乙烯膜當中，同時改善膜表面的親水性從而提升其抗污染性能。該方法制備的抗菌改性聚偏氟乙烯膜具有以下優(yōu)點(I)提出了一種抗菌改性聚偏氟乙烯膜的制備方法，該方法制成的聚偏氟乙烯膜材料結合了 X型分子篩親水性和銀離子抗菌性的雙重抗污染作用，延長了膜的使用壽命；(2)制備的抗菌改性聚偏氟乙烯膜具有良好的抗菌性能，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等微塵物具有明顯的殺滅作用；(3)制備的抗菌改性聚偏氟乙烯膜保持了良好的物理性能，改性膜的通量較改性iu有所提升；(4)由于銀離子負載于分子篩孔道之中，故制備的抗菌改性聚偏氟乙烯膜保持了原膜的外觀和白度；(5)共混法制膜工藝簡單，易于操作，條件溫和，可控性好，容易工業(yè)化實施。附圖說明圖I是采用抑菌圈法測定本專利技術實施例I 4制備的聚偏氟乙烯膜材料對金黃色葡萄球菌的抑菌效果圖。圖中，A為本專利技術實施例I制得未經改性聚偏氟乙烯膜對金黃色葡萄球菌的抑菌效果圖出為本專利技術實施例2制得抗菌改性聚偏氟乙烯膜對金黃色葡萄球菌的抑菌效果圖；C為本專利技術實施例3制得抗菌改性聚偏氟乙烯膜對金黃色葡萄球菌的抑菌效果圖；D為本專利技術實施例4制得抗菌改性聚偏氟乙烯膜對金黃色葡萄球菌的抑菌效果圖。具體實施例方式以下是本專利技術的具體實施例，是對本專利技術的進一步描述。但具體實施例不限制本專利技術權利要求。實施例I :未經改性的純聚偏氟乙烯膜的制備將8. 5g聚偏氟乙烯、I. 5g聚乙二醇(M6000)混合于40mL溶劑二甲基乙酰胺中，在60°C下充分攪拌，直至聚偏氟乙烯完全溶解，得到均勻的鑄膜液。在60°C下，恒溫靜置脫泡12小時。將鑄膜液倒在玻璃板上，刮制成厚度約為250微米的平板膜，放入室溫去離子水中，凝固成型，待膜從玻璃板上自行脫落后，即可得到未經改性的純聚偏氟乙烯膜。抗菌性能測試采用抑菌圈法測定本實施例所得膜對金黃色葡萄球菌的抗菌性能，操作如下。在超凈工作臺中，吸取100 μ L金黃葡萄球菌懸液與45°C左右的牛肉膏-蛋白胨培養(yǎng)基15mL混合搖勻,倒入培養(yǎng)皿中冷卻制成含菌平板。用打孔器將膜制成6_的小圓形，濕熱滅菌后均勻鋪在培養(yǎng)基表面，在37°C培養(yǎng)24h。經測試，本例所得的未經改性的純聚偏氟乙烯膜與水的接觸角為72°，純水通量為118. 7L/m2h，用牛血清蛋白作為污染物，測定得到膜的截留率為7%，抗菌性能測試結果顯示，本例制得的純聚偏氟乙烯膜對金黃色葡萄球菌沒有抗菌效果。實施例2 載銀分子篩Ag-X的制備將13X分子篩烘干至恒重并研磨成粉末。將Ig干燥的13X分子篩加入到IOmL濃度為O. lmol/L的AgNO3溶液中，60°C下避光攪拌5h，抽濾，洗滌，至濾液中無銀離子(稀鹽酸溶液滴入無沉淀生成)，60°C烘干，得到載銀分子篩Ag-X。抗菌改性聚偏氟乙烯膜的制備將O. 5gAg_X分子篩微粉與8. 5g聚偏氟乙烯、I. 5g聚乙二醇(M6000)混合于40mL溶劑二甲基乙酰胺中，在60°C下充分攪拌，直至聚偏氟乙烯完全溶解，得到均勻的鑄膜液。在60°C下，恒溫靜置脫泡12小時。將鑄膜液倒在玻璃板上，刮制成厚度約為250微米的平板膜，放入室溫去離子水中，凝固成型，待膜從玻璃板上自行脫落后，即可得到抗菌改性聚偏氟乙烯膜。經測試，本實施例經抗菌改性后聚偏氟乙烯膜與水的接觸角下降至63°，親水性較改性前得到改善；純水通量為121. 5L/m2h ;用牛血清蛋白(BSA)作為污染物，測定得到膜的截留率為34%，較未改性膜有大幅度提高，膜的抗污染性能得到提升，采用抑菌圈法測定本實施例所得改性膜對金黃色葡萄球菌的抗菌性能，結果顯示，抗菌改性聚偏氟乙烯膜對金黃色葡萄球菌具有顯著的抗菌效果。實施例3 載銀分子篩Ag-X的制備與將I. Og干燥的13X分子篩加入到IOmL濃度為O. 5mol/L的AgNO3溶液中，60°C下避光攪拌5h，抽濾，洗滌，60°C烘干，得到載銀分子篩Ag-X0抗菌改性聚偏氟乙烯膜的制備將l.Og Ag-X分子篩微粉與8. 5g聚偏氟乙烯、1.5g聚乙二醇(M6000)混合于40mL溶劑二甲基乙酰胺中，在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗菌改性聚偏氟乙烯膜的制備方法，其特征在于：所述抗菌改性聚偏氟乙烯膜中含有載銀分子篩。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：紀妍妍，羅文，張彪，羅冬冬，
申請(專利權)人：天津工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：