聚多巴胺交联膜的制备及改性研究
发布时间：2021-08-06 08:43
水污染已严重威胁人们的生活,而被污染的水又可以通过净化实现再生利用。纳滤膜作为一种新型水处理技术,具有效率高、费用低,处理后不会产生二次污染等多种优势。但使用传统方法制备的纳滤膜,已难以适应目前复杂而多变的水处理环境。因此,研究新的手段和材料制备新型纳滤膜,从而扩大其应用范围,是目前一个重要研究方向。聚多巴胺（PDA）是一种高分子聚合物,具有超强的粘附性,几乎能稳固的粘附在任何固体表面而不脱落。且本身的聚合程度可控,能在制备过程中控制膜表面活性层的孔径及厚度,是一种具有前景的膜改性材料。本文通过PDA与均苯三甲酰氯（TMC）交联聚合来制备PDA交联纳滤膜,同时,对制得的膜进行改性,扩大其使用价值,具有创新性和实用性。（1）通过调配不同自聚时间的PDA水相溶液与TMC进行交联反应制备不同性能的PDA交联膜。首先,对水相的PDA溶液进行纳米粒度的测定,发现随着时间的增加PDA粒子会逐渐变大,在25h时达到5000nm以上。其次,对不同自聚时间下形成的PDA交联膜进行红外、接触角、扫描电镜等测试,结果表明PDA成功沉积在膜表面,且不同自聚时间的PDA对膜分离性能的影响较大,PDA自聚时间在1...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiO2@rGO的制备及引入纳滤膜过程[56]
第一章绪论9图1.2多巴胺“氧化－自聚”过程[60]（2）由于多巴胺在水中反应形成聚合物的过程与自然界中真黑色素在生物机体内的形成过程类似，且两者都具有复杂的分子结构，物理化学性质也大致相同，所以研究者认为黑色素的合成过程对PDA的形成有重要的启示作用。Hong等[64]认为聚多巴胺的形成主要由两个步骤合成，首先是部分5,6-二羟基吲哚（DHI）进行共价氧化聚合，这一步与合成黑色素的过程类似。其余的DHI则利用非共价键自组装形成交联结构的聚合物。Vecchia等[65]认为聚多巴胺的组分结构，包括未环化（儿茶酚胺）和环化（吲哚）单元，及吡咯羧酸部分;其形成经历了三个过程（图1.3）：a)多巴胺反应生成三聚体，随后分子内成环形成DHI；b）多巴胺氧化生成DHI，再形成低聚物，同时一部分通过氧化断裂，形成吡咯羧酸结构。c）由于邻苯二酚易氧化成醌式结构，多巴胺氧化成DHI之后对巴胺醌进行取缔，形成混合结构的低聚物。此模型的提出对多巴胺可能发生的反应进行了扩充，且强调了共价聚合在初期PDA形成中起到的重要作用。
第一章绪论10图1.3PDA合成三个路径图[66]虽然目前对于多巴胺自聚形成聚多巴胺过程的解释还没有明确的定义，但多种推理的提出依旧为多巴胺在工程及材料领域的应用提供了更具有潜力的发展，也使得多巴胺成为大多数研究者眼中最具有研究前景的材料之一。1.6多巴胺的粘附机理众所周知，多巴胺作为目前热门研究材料之一的主要原因是由于多巴胺及其聚合物所具有的超强粘附性能。但关于它为何能稳固的粘附于固体表面的原因，目前依旧处于研究阶段，大多数研究者认为多巴胺是通过自身结构中存在的邻苯二酚基及氨基对固体表面进行粘附。而其作用机理主要是多巴胺与固体表面之间存在的共价键及非共价键的相互作用[67]。一般而言，在碱性条件下，多巴胺能与-NH2，-SH等基团发生迈克尔加成及席夫碱反应，在固体表面形成稳固的共价键。在非碱性条件中，则依靠多巴胺的非共价结合，通过电子迁移，π-π＊键堆积，金属键配位螯合，氢键作用等方式结合在固体表面(如图1.4)[68]。对于
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿贻贝粘性高分子的应用进展[J]. 余露佳,轩钦,赵宁,徐坚. 高分子通报. 2017(08)
[2]聚多巴胺功能化纳米银粒子制备及抗菌性能[J]. 赵晨旭,左芳,潘丽,王晓丹,廖芝建,秦振立. 精细化工. 2014(05)
[3]纳滤膜技术净化饮用水的应用研究进展[J]. 侯立安,高鑫,赵兰. 膜科学与技术. 2012(05)
[4]HYDROPHILIC NANOFILTRATION MEMBRANES WITH SELF-POLYMERIZED AND STRONGLY-ADHERED POLYDOPAMINE AS SEPARATING LAYER[J]. 朱利平. Chinese Journal of Polymer Science. 2012(02)
[5]涂层法制备聚醚砜中空纤维纳滤膜及应用[J]. 潘成,王雨,李雪梅,何涛. 膜科学与技术. 2012(01)
[6]层层自组装PDADMAC/PSS纳滤膜的制备[J]. 王宗文,苏保卫,高学理,韩姗姗,高从堦. 膜科学与技术. 2012(01)
[7]聚酰胺复合纳滤膜的制备与表征[J]. 王倩,王铎,高从堦. 水处理技术. 2008(07)
[8]胞外聚合物的生成特性及其对污水生物处理的影响[J]. 杨义飞,包常华,周玲玲,代莎莎. 市政技术. 2006(06)
硕士论文
[1]基于原位植入法的纳米材料改性超滤膜和纳滤膜制备研究[D]. 董蕾茜.清华大学 2015
[2]多壁碳纳米管/聚酰胺复合膜的制备与表征[D]. 俞昌朝.浙江工业大学 2013
本文编号：3325455
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiO2@rGO的制备及引入纳滤膜过程[56]
第一章绪论9图1.2多巴胺“氧化－自聚”过程[60]（2）由于多巴胺在水中反应形成聚合物的过程与自然界中真黑色素在生物机体内的形成过程类似，且两者都具有复杂的分子结构，物理化学性质也大致相同，所以研究者认为黑色素的合成过程对PDA的形成有重要的启示作用。Hong等[64]认为聚多巴胺的形成主要由两个步骤合成，首先是部分5,6-二羟基吲哚（DHI）进行共价氧化聚合，这一步与合成黑色素的过程类似。其余的DHI则利用非共价键自组装形成交联结构的聚合物。Vecchia等[65]认为聚多巴胺的组分结构，包括未环化（儿茶酚胺）和环化（吲哚）单元，及吡咯羧酸部分;其形成经历了三个过程（图1.3）：a)多巴胺反应生成三聚体，随后分子内成环形成DHI；b）多巴胺氧化生成DHI，再形成低聚物，同时一部分通过氧化断裂，形成吡咯羧酸结构。c）由于邻苯二酚易氧化成醌式结构，多巴胺氧化成DHI之后对巴胺醌进行取缔，形成混合结构的低聚物。此模型的提出对多巴胺可能发生的反应进行了扩充，且强调了共价聚合在初期PDA形成中起到的重要作用。
第一章绪论10图1.3PDA合成三个路径图[66]虽然目前对于多巴胺自聚形成聚多巴胺过程的解释还没有明确的定义，但多种推理的提出依旧为多巴胺在工程及材料领域的应用提供了更具有潜力的发展，也使得多巴胺成为大多数研究者眼中最具有研究前景的材料之一。1.6多巴胺的粘附机理众所周知，多巴胺作为目前热门研究材料之一的主要原因是由于多巴胺及其聚合物所具有的超强粘附性能。但关于它为何能稳固的粘附于固体表面的原因，目前依旧处于研究阶段，大多数研究者认为多巴胺是通过自身结构中存在的邻苯二酚基及氨基对固体表面进行粘附。而其作用机理主要是多巴胺与固体表面之间存在的共价键及非共价键的相互作用[67]。一般而言，在碱性条件下，多巴胺能与-NH2，-SH等基团发生迈克尔加成及席夫碱反应，在固体表面形成稳固的共价键。在非碱性条件中，则依靠多巴胺的非共价结合，通过电子迁移，π-π＊键堆积，金属键配位螯合，氢键作用等方式结合在固体表面(如图1.4)[68]。对于
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿贻贝粘性高分子的应用进展[J]. 余露佳,轩钦,赵宁,徐坚. 高分子通报. 2017(08)
[2]聚多巴胺功能化纳米银粒子制备及抗菌性能[J]. 赵晨旭,左芳,潘丽,王晓丹,廖芝建,秦振立. 精细化工. 2014(05)
[3]纳滤膜技术净化饮用水的应用研究进展[J]. 侯立安,高鑫,赵兰. 膜科学与技术. 2012(05)
[4]HYDROPHILIC NANOFILTRATION MEMBRANES WITH SELF-POLYMERIZED AND STRONGLY-ADHERED POLYDOPAMINE AS SEPARATING LAYER[J]. 朱利平. Chinese Journal of Polymer Science. 2012(02)
[5]涂层法制备聚醚砜中空纤维纳滤膜及应用[J]. 潘成,王雨,李雪梅,何涛. 膜科学与技术. 2012(01)
[6]层层自组装PDADMAC/PSS纳滤膜的制备[J]. 王宗文,苏保卫,高学理,韩姗姗,高从堦. 膜科学与技术. 2012(01)
[7]聚酰胺复合纳滤膜的制备与表征[J]. 王倩,王铎,高从堦. 水处理技术. 2008(07)
[8]胞外聚合物的生成特性及其对污水生物处理的影响[J]. 杨义飞,包常华,周玲玲,代莎莎. 市政技术. 2006(06)
硕士论文
[1]基于原位植入法的纳米材料改性超滤膜和纳滤膜制备研究[D]. 董蕾茜.清华大学 2015
[2]多壁碳纳米管/聚酰胺复合膜的制备与表征[D]. 俞昌朝.浙江工业大学 2013
本文编号：3325455
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