利用聚合多巴胺及PEG对PVDF中空纤维膜进行表面功能化的研究的任务书.docx

利用聚合多巴胺及PEG对PVDF中空纤维膜进行表面功能化的研究的任务书
任务书
一、任务背景
中空纤维膜是一种具有独特创新的膜材料，广泛应用于水处理、气体分离、食品加工、医药生产等领域。但是，中空纤维膜的应用受到其表面水浸润性和化学活性的限制。因此，表面功能化是提高其性能的有效途径之一。
多巴胺(DOPA)是一种自然存在于贝壳、鱼类皮肤等动物体内的生物胶黏剂，具有出色的亲水性和吸附能力。利用多巴胺聚合技术对中空纤维膜进行表面功能化，可以改善其水浸润性和化学活性。聚乙二醇(PEG)是一种常用的复合材料，具有良好的生物相容性和表面润滑性质，可用于改善膜材料的亲水性和抗污染能力。因此，将多巴胺和PEG结合应用于中空纤维膜功能化是一种有前途的研究方法。
二、研究目的
本次研究旨在利用多巴胺和PEG功能化中空纤维膜，改善其水浸润性、亲水性和抗污染能力，以提高其应用价值。具体研究目标如下：
1.制备中空纤维膜。
2.利用多巴胺聚合技术将多巴胺引入中空纤维膜表面，形成天然黏合层，改善其水浸润性和化学活性。
3.将PEG引入中空纤维膜表面，增加其亲水性和抗污染能力。
4.对功能化纤维膜进行表面分析和性能测试，验证其改性效果。
三、主要研究内容
1.材料制备
1.1制备中空纤维膜。选择聚偏氟乙烯(PVDF)作为膜材料，采用相间共混法制备中空纤维膜。
1.2合成多巴胺-PFP。将多巴胺和巯基庚酸烯酯(PFP)在碳酸氢钠(NaHCO3)缓冲液中进行缩合反应，合成多巴胺-PFP。
1.3合成PEG六亚甲基醚聚合物。选择PEG2000和己二酸二酐进行酯化反应，合成PEG六亚甲基醚聚合物。
2.多巴胺和PEG功能化中空纤维膜
2.1将制备好的中空纤维膜放入多巴胺-PFP缓冲液中，采用原位聚合方法将多巴胺引入中空纤维膜表面，形成天然黏合层。
2.2将多巴胺功能化后的中空纤维膜放入PEG缓冲液中，使PEG与多巴胺烯酮交联，形成PEG表面修饰的中空纤维膜。
3.表面分析与性能测试
3.1利用XPS、AFM等技术对功能化后的中空纤维膜表面进行形貌和化学分析。
3.2采用接触角测量仪和液滴挥发法测试中空纤维膜的水浸润性和亲水性。
3.3对中空纤维膜进行污染和清洗测试，验证其抗污染性能，同时检测随时间的污染强度变化。
四、预期成果
1.利用多巴胺和PEG分别对中空纤维膜进行表面功能化，改善其水浸润性和化学活性。
2.对功能化后的中空纤维膜进行表面分析和性能测试，验证其改性效果。
3.探究多巴胺和PEG对中空纤维膜改性机理，为进一步提高中空纤维膜的性能提供理论基础。
五、研究方法与技术路线
1.中空纤维膜的制备：相间共混法
2.多巴胺和PEG的合成方法：缩合反应、酯化反应
3.表面分析技术：XPS、AFM
4.性能测试：接触角测量仪、液滴挥发法
5.研究方法与技术路线如下图所示：
六、进度安排
本研究计划为期6个月，进度安排如下：
第1个月：准备实验材料，完成中空纤维膜的制备和多巴胺、PEG的合成。
第2至3个月：将多巴胺功能化至中空纤维膜表面，形成天然黏合层。
第4至5个月：将PEG引入中空纤维膜表面，增加其亲水性和抗污染能力。
第6个月：对中空纤维膜进行表面分析和性能测试，验证其改性效果。
七、参考文献
1.Chen,Z.,Zhang,S.,Zhang,L.,&Quan,X.(2016).Polydopaminemodifiedelectrospunpoly(vinylidenefluoride)submicrofiltrationmembrane:characterizationandapplicationinseparatingoil/wateremulsion.JournalofMembraneScience,514,221-229.
2.Zhang,H.,Liao,X.,Wen,X.,Deng,H.,&Luo,F.(2019).FunctionalizationofPolyvinylideneFluorideMembranewithPolydopamineandPEGforImprovementofBloodCompatibility.Nanomaterials,9(7),977.
3.Wang,Q.,Xia,X.,Rao,W.,&Liu,B.(2019).PolydopaminecoatingwithdifferentpolymerizablegroupsandPEGylationfordopamine-assistedsurfacefunctionalizationofbiomaterials.ColloidsandSurfacesB:Biointerfaces,173,455-463.