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摘 要

聚丙烯 (PP) 微孔膜是一种性能优良的高分子膜材料，具有安全无毒、化学稳定、机械性能好、原料经济等优点，在化工、医药等生产中大规模的使用^[1]。但是PP膜材料的一大缺点是高疏水性，蛋白质、细菌和脂类等物质通过疏水相互作用在膜表面及膜孔内聚集，造成膜污染，通量急剧下降，能耗和使用成本增加。特别在血液透析过程中，这种疏水相互作用也容易导致血蛋白在聚丙烯微孔膜表面的非特异性粘附，从而诱发一系列不良的免疫反应，限制了其应用。所以我们需要将其表面进行改性处理。从而让PP膜材料发挥更大的作用，能够更高效更环保的进行工艺生产^[2]。

鼠李糖脂是一种非常高效并且现如今使用非常广泛的表面活性剂。这种生物表面活性剂也非常的绿色环保，很容易就能被微生物降解，所以是一种很受欢迎的生物表面活性剂。

本课题以聚丙烯PP膜为原料，利用生物表面活性剂鼠李糖脂对其进行膜的亲水改性。对改性PP@RL复合膜进行傅里叶变换红外光谱（FTIR），X射线光电子能谱（XPS）表征测试；之后，还进行吸水率吸附率的测试和对其表面接触角的测试来表征改性PP膜材料的性能。最后，利用牛血清白蛋白BSA来研究PP膜的抗污染性能。

本课题成功制备了PP@RL复合膜，并对其进行了性能表征，最终确定了最优吸附条件：4 h，2 g/L鼠李糖脂，25℃（室温）。通过吸水率、接触角和抗蛋白污染实验研究表明，该复合膜具有良好的亲水性能和抗污染性能。

关键词：鼠李糖脂 改性 PP膜 亲水性 抗污染

Application of biosurfactant rhamnolipid in hydrophilic modification of membrane materials

Abstract

Polypropylene is a very efficient and excellent membrane material, and is often used in chemical, pharmaceutical and other production on a large scale. However, because one of the major disadvantages of PP membrane materials is that there is no hydrophilic group, it will be greatly restricted in many necessary fields such as textile industry. So we need to modify the surface. In this way, PP film materials play a greater role and can be more efficient and environmentally friendly process production.

In this paper, polypropylene PP membrane was used as the raw material, and the membrane was hydrophilic modified by the biosurfactant rhamnose lipid. The modified pp@rl composite membrane was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). After that, the performance of the modified PP film material was characterized by water absorption rate and surface contact Angle. Finally, the anti-pollution property of PP membrane was studied by using bovine serum albumin BSA.

This topic PP @ RL composite membrane was prepared successfully, and carries on the performance characterization, ultimately determine the optimal adsorption conditions: 4 h, 2 g/L rhamnolipid, 25 ℃ (room temperature). The experimental results of water absorption rate, contact Angle and anti-protein pollution show that the composite membrane has good hydrophilic and anti-pollution properties.

Key words: rhamnolipid；modification；PP membrane；hydrophilicity；resistance to pollution

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目 录

第一章 引言 1

第二章 文献综述 2

2.1 PP膜材料 2

2.1.1 膜的定义 2

2.1.2 膜的发展 2

2.1.3 膜材料的分类 2

2.1.4 表面改性的研究 3

2.2 生物表面活性剂的概述 5

2.3 生物表面活性剂鼠李糖脂的概述 6

2.3.1 鼠李糖脂的化学结构 6

2.3.2 鼠李糖脂的性质功能 7

2.4 课题来源及研究内容 7

2.4.1 课题来源 7

2.4.2 本课题研究内容 7

第三章 实验方案 8

3.1 实验材料及试剂 8

3.1.1 聚合物材料 8

3.1.2 实验试剂 8

3.2 实验器材及设备 8

3.3 实验步骤 9

3.3.1 PP膜的预处理 9

3.3.2 改性PP膜的制备 9

3.3.3 PP膜材料表征测量 10

3.3.4 PP膜材料性能的测试 10

3.3.5 PP膜抗蛋白污染测试 10

第四章 结果与讨论 12

4.1 表征测试的结果 12

4.1.2 X射线光电子能谱仪（XPS）测试 12

4.2 PP膜材料性能测试 14

4.2.1 PP膜材料吸附鼠李糖脂吸附曲线 14

4.2.2 改性PP@RL复合膜材料的吸附率和吸水率测试 15

4.2.3 PP膜材料吸附鼠李糖脂后的接触角测试 15

4.3 PP膜抗蛋白污染测试 16

4.3.1 牛血清白蛋白BSA标准曲线绘制 16

4.3.2 PP膜抗蛋白污染性能测试 16

第五章 结语与展望 18

5.1 结语 18

5.2 展望 18

参考文献 20

致谢 22

第一章 引言

PP膜，是丙烯聚合而成的热塑性树脂膜，如果说其甲基的排列，是位于分子主链同一边的，那么就称之为等规聚丙烯^[3]，如果其甲基是排列在分子主链的两边而且排列的杂乱无章那么就称之为无规聚丙烯，如果说甲基排列在分子主链的两边但是非常有顺序的话那么就称之为间规聚丙烯。PP膜材料是一种固体，且呈现为半透明状，无色无毒无味。PP膜具有许多优点，其结构十分规整，并且其呈现出高度的结晶化，故而其显著优点有如下几个：耐热、耐腐蚀等^[4]，PP膜密度很小，质量很轻。可以使用100%乙醇将其清洁恢复初始性能。PP膜表面刚度强，且抗划痕性能极好，不存在环境应力开裂，故而是一个很好的测试鼠李糖脂亲水吸附性能的膜材料。PP膜最大的缺点就是它没有亲水的基团，所以是一种疏水的膜材料，且很容易被污染，所以很多行业和领域都不是非常实用。此时选择使用表面活性剂将PP膜材料的表面进行改性，就是一种非常必须并且绿色环保的选择。

PP膜自身对水十分的稳定，在水中吸水率仅有0.01%，表面光泽也很好，但强高温对其韧性影响较大，故进行吸附实验室在室温上下进行波动，PP膜很稳定，在常温下分子结构规整度高，不易损坏^[8]。表面活性剂，是一种可以使溶液体系的界面的物理化学性质或者表面的状态发生一些特殊的明显变化的物质。这属于一种两亲性的分子结构，也就是亲水又亲油。它的一端会是一些例如羧酸、磺酸、氨基、硫酸这样的亲水基团，并且这些亲水基团也是极性基团；而表面活性剂的另一端则为疏水基团，并且通常都是非极性的。表面活性剂种类多样，分为两性表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子表面活性剂和非理智表面活性剂以及其他表面表面活性剂^[5]。表面活性剂具有固定的亲水亲油基团，可以使溶液表面定向排列。它也有较强的增溶作用，并可抗污，故是目前一个研究的新热点^[6]。

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