Tia UV đƣợc sử dụng rộng rãi trong quá trình trùng hợp ghép bề mặt vật liệu, tùy từng trƣờng hợp, ngƣời ta có thể thêm các chất khơi mào quang hoặc chất nhạy sáng (điển hình là benzophenone và các dẫn xuất) để làm tăng tốc độ cũng nhƣ hiệu quả của quá trình trùng hợp. So với các phƣơng pháp biến tính khác, trùng hợp ghép bề mặt bằng bức xạ UV cho thấy đƣợc những ƣu điểm nổi bật nhƣ: tốc độ phản ứng nhanh, giá thành rẻ, thiết bị đơn giản, dễ dàng triển khai ở quy mô công nghiệp và quan trọng nhất là các chuỗi polyme đƣợc ghép chỉ giới hạn ở bề mặt vật liệu [23].
Trùng hợp ghép quang bằng tia UV có thể tiến hành theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào từng loại vật liệu nền, loại monome và mục đích sử dụng vật liệu sau biến tính. Quá trình có thể đƣợc mô tả khái quát nhƣ sau: vật liệu nền ban đầu đƣợc phủ chất nhạy sáng (nếu có), sau đó ngâm vật liệu vào dung dịch monome (có khả năng trùng hợp) rồi lấy ra chiếu bức xạ UV, hoặc trong quá trình ngâm kết hợp đồng thời chiếu tia UV, cũng có thể chiếu bức xạ UV lên bề mặt vật liệu trƣớc sau đó mới ngâm vật liệu vào dung dịch monome [13,26,34]. Dƣới tác dụng của tia UV, chất nhạy sáng bị kích thích, ở trạng thái kích thích nó có khả năng lấy đi một proton của vật liệu nền, tạo thành các gốc tự do trên bề mặt vật liệu, khơi mào cho quá trình trùng hợp. Với vật liệu nền có chứa các nhóm chức carbonyl hoặc ester thì có thể không cần dùng chất khơi mào quang, khi đó dƣới tác dụng của tia UV, bản thân vật liệu có thể tự tách ra một proton hoặc một nhóm nhạy sáng để tạo các gốc tự do và quá trình trùng hợp vẫn xảy ra. Hoặc nếu sử dụng monome có khả năng tự trùng hợp (nhƣ axit acrylic, axit methacrylic, glycidyl acrylate, styrene,…) thì cũng không cần dùng chất khơi mào quang.
28
Việc ứng dụng kỹ thuật trùng hợp ghép quang trong lĩnh vực chế tạo màng lọc là một hƣớng nghiên cứu đang đƣợc quan tâm và phát triển do những lợi thế đặc biệt của phƣơng pháp này. Ƣu thế của kỹ thuật trùng hợp ghép bề mặt là phƣơng pháp này có thể thực hiện đƣợc ở các điều kiện phản ứng êm dịu và nhiệt độ thấp, có độ chọn lọc cao bằng cách lựa chọn các chất nhạy sáng và chiều dài bƣớc sóng kích thích thích hợp [16,27], và là một kỹ thuật tƣơng đối đơn giản, chi phí thấp và có thể áp dụng trong phạm vi rộng [25].
Hình. 1.11. Quá trình trùng hợp ghép bề mặt dưới bức xạ UV
Một trong những mục đích chủ yếu của phƣơng pháp biến tính trùng hợp ghép bề mặt màng lọc là nhằm làm tăng tính ƣa dung môi cần lọc và giảm thiểu mức độ tắc màng (fouling), nâng cao hiệu quả của quá trình tách qua màng. Tính chất bề mặt màng sau khi trùng hợp ghép phụ thuộc mạnh vào các điều kiện tiến hành trùng hợp nhƣ tính chất vật liệu nền, bản chất monome, nồng độ dung dịch monome, cƣờng độ bức xạ, thời gian trùng hợp …[16, 25, 33].
Khi đƣợc kích thích bởi bức xạ tử ngoại, trên bề mặt màng sẽ xuất hiện các gốc tự do, monome sẽ đƣợc trùng hợp ghép vào vị trí của các gốc tự do này và tạo thành một lớp polyme ghép trên bề mặt màng lọc, làm thay đổi tính chất của màng. Chiều dài của mạch ghép, mức độ chặt khít của lớp ghép phụ thuộc vào các điều kiện tiến hành trùng hợp. lỗ xốp UV monome Màng nền Bề mặt Màng trùng hợp ghép bề mặt
29