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毕业论文课题相关文献综述
1、课题背景
1.1 PVDF介绍
PVDF，英文缩写Poly(VinyliDene Fluoride)，主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，具有良好的热稳定性、耐化学稳定性和抗紫外线辐射能力[1]，以其优良的机械性能和化学稳定性，广泛应用于污水处理，蛋白质净化，微生物过滤等领域[2]。由PVDF制备的超微滤(UF/MF)膜被广泛应用于污水处理，蛋白质净化，微生物过滤等领域。然而，PVDF膜较低的表面能及较强的疏水性使得膜表面较易吸附蛋白质大分子。膜表面上蛋白质的吸附通常发生在膜污染的初始阶段，一旦发生就很有可能引发或加重其他污染现象[3]，导致膜通量衰减，成本升高，产品质量下降。
近年来，两性离子聚合物以其合成工艺简便，应用方便，且官能团功能性和适用性强等特点逐渐受到人们的关注。越来越多的研究者将其应用到聚合物膜的抗蛋白吸附改性中。随着对两性离子性质的认识不断加深，有研究者发现两性离子聚合物具有电解质响应的特性。将两性离子由PVDF膜表面接枝聚合可获得电解质响应型智能开关膜，这为两性离子改性PVDF膜提供了更广阔的应用空间[3]。
1.2 PVDF的发展及现状
膜分离技术是一项新兴的高效分离技术，已被国际公认为最有发展前途重大高新生产技术之一[4-5]，其中超滤膜技术是20世纪60-70年代发展起来的一种膜分离技术，其基本原理是利用膜孔选择性筛分性能，以分离提纯和浓缩物质，现在已广泛运用于废水处理、医药、食品、化学、环保等领域。近年来采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等，在锂二次电池中应用，目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。PVDF是氟碳涂料最主要原料之一，以其为原料制备的氟碳涂料已经发展到第六代，由于PVDF树脂具有超强的耐候性，可在户外长期使用，无需保养，该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等。另外PVDF树脂还可以与其他树脂共混改性，如PVDF与ABS树脂共混得到复合材料，已广泛应用于建筑、汽车装饰、家电外壳等。
然而，由于PVDF的表面能低，疏水性强，使得PVDF膜较易受到有机物、蛋白质、微生物等污染，在生物制药等水处理的应用中受到了限制。因此，对PVDF膜进行亲水化改性具有重要的意义[6]。共混改性方法中，体系中与共混的材料相容性不同，但都可提高膜的亲水性 机械强度等性能，因此对共混体系改性机理研究是重要的发展方向之一；接枝改性方法多数处于实验阶段，对其进行工业应用研究也是今后研究工作的一个重要方面；改性后的材料普遍存在稳定性不强的缺点，对成膜机理热力学和动力学研究也是未来发展的一个方向[7]。
1.3 PVDF膜改性方法
常用的PVDF膜亲水改性方法包括膜本体改性(如共混或共聚)与膜表面改性(如涂覆或接枝)。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种水溶性线性结构的聚酰胺，具有较强的亲水性，常作为添加剂或改性剂在亲水性UF/MF膜的制备中广泛应用[8]。但由于PVP极易溶于水，这使得膜改性后的亲水稳定性较差。交联聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)[1]可在引发剂(如过硫酸盐、偶氮二异丁腈等)存在的情况下加热 PVP至90℃以上，发生交联反应而成，PVPP不溶于强酸、强碱及一般有机溶剂，且具有较强的吸水性。因此，将PVPP用于改善疏水膜的亲水性，能够有效避免PVP的流失情况[9]，提高亲水稳定性．同时，在过硫酸盐存在的情况下，PVDF也会产生相应的-CH2CFCH2-，-CF2CHCF2-等自由基，此时就会发生PVP与PVDF的互交联反应，形成稳定结构，这将进一步降低PVP的流失情况，保证亲水持久性[10-11]。
1.3.1 膜本体改性
根据Ostuni E[2]和Chen E[2]提出的有效抑制蛋白质吸附表面的特征，目前常用于膜表面抗蛋白污染的改性材料主要有聚乙二醇(PEG)和两性离子聚合物[2,12]。两性离子聚合物在水溶液中通过水合化和离子溶剂化的共同作用形成水合层作为一个结构和能量上的屏障，因此能够更有效地抑制蛋白质的靠近与吸附[13-14]。
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