本發(fā)明涉及聚丙烯膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗菌親水性聚丙烯微孔膜。
背景技術(shù)：
聚丙烯屬熱塑性塑料，平均分子量為10-15萬(wàn)，比重為0.89-0.91cm3，熔點(diǎn)為164～170℃。由于聚丙烯分子是由非極性丙烯催化聚合而成，分子結(jié)構(gòu)中為碳-碳及碳-氫飽和鍵，因此它具有優(yōu)異的電絕緣性，化學(xué)穩(wěn)定性。由于聚丙烯具有優(yōu)良的性能，被公認(rèn)為是一類極具潛力的用于制備分離膜材料的通用高分子，目前已被大量用于電池工業(yè)、污水凈化、水處理、電池隔膜材料、生物醫(yī)用分離等方面。但是聚丙烯的表面能低，疏水性能強(qiáng)，易帶靜電，從而限制了其微孔膜在水性介質(zhì)分離中的應(yīng)用，在使用的過(guò)程中易造成污染，且抗菌性能不是很理想，易滋生細(xì)菌，阻礙了其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種抗菌親水性聚丙烯微孔膜，其抗菌性好，親水性和抗污性能優(yōu)異，且強(qiáng)度、韌性和孔隙率高。
本發(fā)明提出的一種抗菌親水性聚丙烯微孔膜，其原料按重量份包括：聚丙烯40-80份、乙烯-乙烯醇共聚物5-12份、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯2-5份、鄰苯二甲酸二丁酯20-35份、對(duì)苯二甲酸二辛酯15-35份、玉米油3-15份、改性殼聚糖3-8份、乙酸0.1-0.5份、乙二醇二縮水甘油醚0.1-1份、環(huán)氧氯丙烷0.1-0.8份、對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇0.2-1.5份、庚二酸0.3-2份、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺0.5-1份、炭黑0.1-0.8份、硫酸鋇0.2-1份、納米二氧化鈦0.1-1份、高氯酸鎂1-3份、氧化鈰0.1-1.5份、氧化鋁0.5-2份。
優(yōu)選地，其原料按重量份包括：聚丙烯55-60份、乙烯-乙烯醇共聚物8-10份、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯3.2-4份、鄰苯二甲酸二丁酯28-32份、對(duì)苯二甲酸二辛酯20-30份、玉米油8-12份、改性殼聚糖5.5-6.5份、乙酸0.32-0.4份、乙二醇二縮水甘油醚0.5-0.8份、環(huán)氧氯丙烷0.5-0.7份、對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇0.8-1.2份、庚二酸1-1.4份、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺0.65-0.8份、炭黑0.5-0.7份、硫酸鋇0.5-0.8份、納米二氧化鈦0.3-0.7份、高氯酸鎂1.8-2.2份、氧化鈰0.8-1.3份、氧化鋁1-1.5份。
優(yōu)選地，其原料按重量份包括：聚丙烯58份、乙烯-乙烯醇共聚物8.5份、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯3.8份、鄰苯二甲酸二丁酯30份、對(duì)苯二甲酸二辛酯25份、玉米油10份、改性殼聚糖6份、乙酸0.38份、乙二醇二縮水甘油醚0.6份、環(huán)氧氯丙烷0.55份、對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇1份、庚二酸1.2份、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺0.7份、炭黑0.55份、硫酸鋇0.58份、納米二氧化鈦0.5份、高氯酸鎂2份、氧化鈰1份、氧化鋁1.2份。
優(yōu)選地，所述改性殼聚糖按照以下工藝進(jìn)行制備：將蒙脫土加入水中得到懸浮液，然后加入硝酸鋅和硝酸銅，在75-85℃的條件下攪拌反應(yīng)2-3.5h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到物料A；將殼聚糖溶于醋酸水溶液中，加入NaOH，攪拌后用水洗滌至pH值為9后過(guò)濾、干燥得到物料B；將物料B加入異丙醇中，加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，分散均勻后進(jìn)行微波反應(yīng)，反應(yīng)完成后，將沉淀洗滌至中性，加水?dāng)嚢柚寥芙猓缓蠼?jīng)透析、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、干燥得到物料C；將物料A加入水中攪拌均勻，然后加入物料C，在60-70℃下攪拌反應(yīng)4-6h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到所述改性殼聚糖；在改性殼聚糖的制備過(guò)程中，首先以蒙脫土、硝酸鋅和硝酸銅為原料，通過(guò)控制反應(yīng)的條件，使鋅離子、銅離子與蒙脫土發(fā)生了離子交換作用，從而進(jìn)入到了蒙脫土的片層間，且分布均勻，得到了載鋅和銅的蒙脫土物料A；將殼聚糖堿化后與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨發(fā)生了反應(yīng)，得到了殼聚糖季銨鹽物料C；將物料A與物料C混合后發(fā)生了離子交換作用和分子吸附作用，從而使物料C進(jìn)入到了物料A蒙脫土的層間，得到了改性殼聚糖，將其加入體系中，提高了微孔膜的表面積，同時(shí)因?yàn)橥瑫r(shí)含有鋅離子、銅離子、殼聚糖和季銨鹽，從而四者具有協(xié)同作用，顯著提高了微孔膜的抗菌性和耐污性能，延長(zhǎng)了微孔膜的使用壽命。
優(yōu)選地，在改性殼聚糖的制備過(guò)程中，蒙脫土、硝酸鋅、硝酸銅的重量比為30-50:3-8:1-9。
優(yōu)選地，在改性殼聚糖的制備過(guò)程中，物料B與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的重量比為10-20:1-3。
優(yōu)選地，在改性殼聚糖的制備過(guò)程中，物料A與物料C的重量比為20-35:3-8。
優(yōu)選地，所述改性殼聚糖按照以下工藝進(jìn)行制備：按重量份將35份蒙脫土加入50份水中得到懸浮液，然后加入5份硝酸鋅和7份硝酸銅，在80℃的條件下攪拌反應(yīng)2.8h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到物料A；按重量份將10份殼聚糖溶于30份重量分?jǐn)?shù)為8％的醋酸水溶液中，在攪拌條件下，加入12份重量分?jǐn)?shù)為3％的NaOH水溶液，攪拌后用水洗滌至pH值為9后過(guò)濾、干燥得到物料B；按重量份將15份物料B加入35份異丙醇中，加入2份3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，分散均勻后進(jìn)行微波反應(yīng)，其中，微波反應(yīng)的溫度為70℃，微波反應(yīng)的時(shí)間為25min，反應(yīng)完成后，將沉淀洗滌至中性，加水?dāng)嚢柚寥芙?，然后?jīng)透析、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、干燥得到物料C；按重量份將30份物料A加入50份水中攪拌均勻，然后加入5份物料C，在65℃下攪拌反應(yīng)4.8h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到所述改性殼聚糖。
本發(fā)明所述抗菌親水性聚丙烯微孔膜可以按照常規(guī)的聚丙烯微孔膜制備工藝制備而成。
本發(fā)明中，以聚丙烯為主料，并加入了乙烯-乙烯醇共聚物、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯進(jìn)行改性，通過(guò)控制其與聚丙烯的比例，使三者的性能協(xié)同，提高了微孔膜的氣體阻隔性能、親水性和抗污性能，同時(shí)改善了微孔膜的加工性能；加入了改性殼聚糖，改性殼聚糖在乙酸、乙二醇二縮水甘油醚、環(huán)氧氯丙烷的作用下，發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，從而提高了其在體系中的分散性，與納米二氧化鈦和氧化鋁配合顯著提高了微孔膜的抗菌性能，提高了微孔膜的耐污性；對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇、庚二酸、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺、炭黑、硫酸鋇、納米二氧化鈦、高氯酸鎂、氧化鈰、氧化鋁加入體系中，具有成核劑的作用，明顯改善了微孔膜的球晶結(jié)構(gòu)和微觀孔結(jié)構(gòu)，使微孔膜的孔徑變小且分布更加均勻，顯著提高了微濾膜的吸液率和力學(xué)性能，同時(shí)細(xì)化了晶粒，提高了結(jié)晶溫度，顯著提高了微孔膜的韌性，克服了因乙烯-乙烯醇共聚物的加入引起的強(qiáng)度降低的缺陷，另外，其中的高氯酸鎂賦予微孔膜最優(yōu)的成膜性，進(jìn)一步增強(qiáng)了微孔膜抵抗強(qiáng)疏水性有機(jī)物組分污染的能力。
本發(fā)明的抗菌親水性聚丙烯微孔膜具有較高地強(qiáng)度、韌性，優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性、抗菌性和耐污性，同時(shí)微孔膜具有孔徑分布均勻、孔徑和孔隙率易于控制等特點(diǎn)，聚丙烯微孔膜的孔徑在0.8-1.5μm，孔隙率達(dá)75％以上，從而賦予微孔膜大的通量和分離效率，可滿足于固-液分離、溶液精制和膜蒸餾等領(lǐng)域的使用要求。
具體實(shí)施方式
下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1
本發(fā)明提出的一種抗菌親水性聚丙烯微孔膜，其原料按重量份包括：聚丙烯80份、乙烯-乙烯醇共聚物5份、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯5份、鄰苯二甲酸二丁酯20份、對(duì)苯二甲酸二辛酯35份、玉米油3份、改性殼聚糖8份、乙酸0.1份、乙二醇二縮水甘油醚1份、環(huán)氧氯丙烷0.1份、對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇1.5份、庚二酸0.3份、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺0.5份、炭黑0.8份、硫酸鋇0.2份、納米二氧化鈦1份、高氯酸鎂1份、氧化鈰1.5份、氧化鋁0.5份。
實(shí)施例2
本發(fā)明提出的一種抗菌親水性聚丙烯微孔膜，其原料按重量份包括：聚丙烯40份、乙烯-乙烯醇共聚物12份、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯2份、鄰苯二甲酸二丁酯35份、對(duì)苯二甲酸二辛酯15份、玉米油15份、改性殼聚糖3份、乙酸0.5份、乙二醇二縮水甘油醚0.1份、環(huán)氧氯丙烷0.8份、對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇0.2份、庚二酸2份、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺1份、炭黑0.1份、硫酸鋇1份、納米二氧化鈦0.1份、高氯酸鎂3份、氧化鈰0.1份、氧化鋁2份。
實(shí)施例3
本發(fā)明提出的一種抗菌親水性聚丙烯微孔膜，其原料按重量份包括：聚丙烯60份、乙烯-乙烯醇共聚物8份、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯4份、鄰苯二甲酸二丁酯28份、對(duì)苯二甲酸二辛酯30份、玉米油8份、改性殼聚糖6.5份、乙酸0.32份、乙二醇二縮水甘油醚0.8份、環(huán)氧氯丙烷0.5份、對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇1.2份、庚二酸1份、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺0.8份、炭黑0.5份、硫酸鋇0.8份、納米二氧化鈦0.3份、高氯酸鎂2.2份、氧化鈰0.8份、氧化鋁1.5份；
其中，所述改性殼聚糖按照以下工藝進(jìn)行制備：將蒙脫土加入水中得到懸浮液，然后加入硝酸鋅和硝酸銅，其中，蒙脫土、硝酸鋅、硝酸銅的重量比為30:8:1，在85℃的條件下攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到物料A；將殼聚糖溶于醋酸水溶液中，加入NaOH，攪拌后用水洗滌至pH值為9后過(guò)濾、干燥得到物料B；將物料B加入異丙醇中，加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，其中，物料B與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的重量比為10:3，分散均勻后進(jìn)行微波反應(yīng)，反應(yīng)完成后，將沉淀洗滌至中性，加水?dāng)嚢柚寥芙?，然后?jīng)透析、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、干燥得到物料C；將物料A加入水中攪拌均勻，然后加入物料C，其中，物料A與物料C的重量比為20:8，在70℃下攪拌反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到所述改性殼聚糖。
實(shí)施例4
本發(fā)明提出的一種抗菌親水性聚丙烯微孔膜，其原料按重量份包括：聚丙烯55份、乙烯-乙烯醇共聚物10份、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯3.2份、鄰苯二甲酸二丁酯32份、對(duì)苯二甲酸二辛酯20份、玉米油12份、改性殼聚糖5.5份、乙酸0.4份、乙二醇二縮水甘油醚0.5份、環(huán)氧氯丙烷0.7份、對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇0.8份、庚二酸1.4份、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺0.65份、炭黑0.7份、硫酸鋇0.5份、納米二氧化鈦0.7份、高氯酸鎂1.8份、氧化鈰1.3份、氧化鋁1份；
其中，所述改性殼聚糖按照以下工藝進(jìn)行制備：將蒙脫土加入水中得到懸浮液，然后加入硝酸鋅和硝酸銅，其中，蒙脫土、硝酸鋅、硝酸銅的重量比為50:3:9，在85℃的條件下攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到物料A；將殼聚糖溶于醋酸水溶液中，加入NaOH，攪拌后用水洗滌至pH值為9后過(guò)濾、干燥得到物料B；將物料B加入異丙醇中，加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，其中，物料B與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的重量比為20:1，分散均勻后進(jìn)行微波反應(yīng)，反應(yīng)完成后，將沉淀洗滌至中性，加水?dāng)嚢柚寥芙?，然后?jīng)透析、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、干燥得到物料C；將物料A加入水中攪拌均勻，然后加入物料C，其中，物料A與物料C的重量比為35:3，在70℃下攪拌反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到所述改性殼聚糖。
實(shí)施例5
本發(fā)明提出的一種抗菌親水性聚丙烯微孔膜，其原料按重量份包括：聚丙烯58份、乙烯-乙烯醇共聚物8.5份、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯3.8份、鄰苯二甲酸二丁酯30份、對(duì)苯二甲酸二辛酯25份、玉米油10份、改性殼聚糖6份、乙酸0.38份、乙二醇二縮水甘油醚0.6份、環(huán)氧氯丙烷0.55份、對(duì)二甲基二亞芐基山梨醇1份、庚二酸1.2份、N,N’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺0.7份、炭黑0.55份、硫酸鋇0.58份、納米二氧化鈦0.5份、高氯酸鎂2份、氧化鈰1份、氧化鋁1.2份；
其中，所述改性殼聚糖按照以下工藝進(jìn)行制備：按重量份將35份蒙脫土加入50份水中得到懸浮液，然后加入5份硝酸鋅和7份硝酸銅，在80℃的條件下攪拌反應(yīng)2.8h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到物料A；按重量份將10份殼聚糖溶于30份重量分?jǐn)?shù)為8％的醋酸水溶液中，在攪拌條件下，加入12份重量分?jǐn)?shù)為3％的NaOH水溶液，攪拌后用水洗滌至pH值為9后過(guò)濾、干燥得到物料B；按重量份將15份物料B加入35份異丙醇中，加入2份3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，分散均勻后進(jìn)行微波反應(yīng)，其中，微波反應(yīng)的溫度為70℃，微波反應(yīng)的時(shí)間為25min，反應(yīng)完成后，將沉淀洗滌至中性，加水?dāng)嚢柚寥芙猓缓蠼?jīng)透析、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、干燥得到物料C；按重量份將30份物料A加入50份水中攪拌均勻，然后加入5份物料C，在65℃下攪拌反應(yīng)4.8h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨、過(guò)篩得到所述改性殼聚糖。。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。