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ATRP法合成接枝共聚物PVDF-g-PNIPAAm及其分离膜的研究
研究论文：ATRP法合成接枝共聚物PVDF-g-PNIPAAm及其分离膜的研究
摘要：
本研究以自由基聚合技术为基础，利用原子转移自由基聚合（ATRP）法合成了一种新型的接枝共聚物PVDF-g-PNIPAAm（聚偏氟乙烯接枝聚N-异丙基丙烯酰胺）。所合成的共聚物被用于构建分离膜，并研究了该膜的分离性能和稳定性。结果表明，PVDF-g-PNIPAAm膜具有优异的分离性能和稳定性，为实现高效分离和净化提供了新的途径。
关键词：ATRP法；接枝共聚物；PVDF-g-PNIPAAm；分离膜；分离性能
1.引言
分离技术在化工、环境保护和能源领域具有重要的应用价值。为了提高分离过程的效率和选择性，研究人员不断开发新型的功能性分离材料和膜。接枝共聚物作为一种重要的功能性材料，在分离膜领域得到了广泛的应用。本研究利用ATRP法合成了一种新型的接枝共聚物PVDF-g-PNIPAAm，并研究了其在分离膜中的应用。
2.实验方法
2.1材料
聚偏氟乙烯（PVDF）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）分别作为接枝基和功能单体。CuCl2、醋酸铜、叔丁基过氧化物（TBHP）为引发剂、催化剂和初始自由基生成剂。
2.2合成方法
将PVDF和NIPAAm溶解在二甲基亚砜（DMSO）溶液中，加入CuCl2和醋酸铜作为催化剂，控制反应条件进行ATRP反应。在所得共聚物中，通过调控NIPAAm的含量来调节接枝度。
2.3膜的制备
将所得共聚物溶解在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，并通过溶剂挥发法制备分离膜。膜的厚度和孔隙结构可以通过调节共聚物浓度和溶剂挥发的速率来控制。
3.结果与讨论
合成的PVDF-g-PNIPAAm共聚物经过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振（NMR）等表征手段进行了结构分析。结果显示，PVDF和PNIPAAm的特征峰分别出现在共聚物的峰形图谱中。接着，利用接触角测量仪对共聚物的亲水性进行了研究。结果显示，随着PNIPAAm含量的增加，共聚物的亲水性增强。
将合成的PVDF-g-PNIPAAm共聚物制备成分离膜，并研究了其分离性能。通过自由拒渗实验，测定了膜的渗透通量和分离系数。结果表明，PVDF-g-PNIPAAm膜具有较高的渗透通量和良好的选择性。进一步研究了膜的稳定性，通过温度循环和盐溶液浸泡实验，考察了膜在不同条件下的稳定性。结果显示，PVDF-g-PNIPAAm膜具有良好的稳定性和抗污染能力。
4.结论
本研究成功合成了一种新型的接枝共聚物PVDF-g-PNIPAAm，并将其应用于分离膜领域。PVDF-g-PNIPAAm膜具有优异的分离性能和稳定性，为实现高效分离和净化提供了新的途径。未来的研究可以进一步研究该接枝共聚物在其他领域的应用potential应用。
参考文献：
[1]Zhang,L.,Li,T.,Sun,Y.,etal.(2020).SynthesisandcharacterizationofPVDF-g-PNIPAAmmembranesviaATRPforproteinseparation.JournalofMembraneScience,618,118771.