膜分離是一種高效、低能耗、現(xiàn)代化的新型分離技術(shù)。然而,膜分離過程中普遍存在滲透性和選擇性難以兼顧的問題,這一現(xiàn)象被稱為Trade-off效應(yīng)。提高孔隙率、實現(xiàn)孔徑的均一化是改善Trade-off效應(yīng)的重要途徑之一。因此,均孔膜的出現(xiàn)是膜研究發(fā)展的必然趨勢。近年來,基于嵌段共聚物（BCPs）的均孔膜被認(rèn)為是新一代均孔膜的代表,而采用自組裝與非溶劑誘導(dǎo)相分離法相結(jié)合策略（SNIPS）制備均孔膜的方法因其可規(guī)�；玫搅藦V泛關(guān)注。然而,由于嵌段共聚物自身性質(zhì)的限制,在均孔膜制備過程中仍有許多問題亟待解決。例如:難以采用嵌段共聚物制備得到孔徑小于10 nm的均孔膜;均孔結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,會隨揮發(fā)時間發(fā)生連續(xù)變化,為生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定制備帶來了較大困難;一些具有特殊功能,但相分離趨勢相對較弱的嵌段共聚物難以自組裝制備均孔膜等。這些問題一定程度上限制了均孔膜在實際中的應(yīng)用。添加劑與嵌段共聚物之間的相互作用是調(diào)節(jié)自組裝和均孔結(jié)構(gòu)形成的有效手段�；诖�,本論文分別選用了三類具有特定結(jié)構(gòu)的添加劑對嵌段共聚物自組裝過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。第三章采用磺化聚乙二醇（SPEG）為添加劑,以分子量為5.9 kg/mol的聚苯乙烯-... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

膜分離原理示意圖[1]

毒?啄さ目煽刂票浮?除此之外，最近還報道了一些新型的均孔膜制備方法。如Jin等[21]利用一種煙草花葉病毒突變體，自組裝形成了孔徑約3.8nm的均孔膜，可用于血液透析。Osuji等[22]將液晶分子自組裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行交聯(lián)，得到了孔徑約1nm的均孔納濾膜；Wang等[23]利用共價有機(jī)框架材料（COF）自身的微孔結(jié)構(gòu)，采用層層自組裝技術(shù)制備得到了均孔納濾膜等。這些技術(shù)為均孔膜的制備提供了新的思路，但相對而言制備工藝較為復(fù)雜，成本高昂，本文不做詳細(xì)討論。1.2嵌段共聚物自組裝及嵌段共聚物均孔膜1.2.1嵌段共聚物及常用合成方法圖1-2包含A和B兩種嵌段的嵌段共聚物的典型結(jié)構(gòu)[24]Figure1-2.TypicalstructuresofblockcopolymerwithAandBblocks[24]嵌段共聚物（Blockcopolymers,BCPs）是用于研究分子自組裝常用的體系，通常由兩種或兩種以上不同性質(zhì)同時熱力學(xué)不相容的嵌段通過共價鍵連接而成。圖1-2展示了由A和B兩種嵌段所組成的不同類型嵌段共聚物，其中以AB型兩嵌

超分子作用在均孔膜成膜過程中的應(yīng)用及機(jī)理研究7段共聚物所形成的平衡結(jié)構(gòu)隨著χN值以及嵌段比例的變化而變化，主要有球狀，柱狀，雙連續(xù)，層狀等結(jié)構(gòu)（圖1-3a）。圖1-3b是通過自洽場均值理論模擬計算得到的不同嵌段共聚物本體自組裝所能形成結(jié)構(gòu)的相圖，表明對于純嵌段共聚物，當(dāng)χN≥10.5時，嵌段共聚物就有可能在特定熱力學(xué)條件下自組裝形成有序結(jié)構(gòu)。圖1-3c是Bates等[34]采用兩嵌段共聚物聚異戊二烯-嵌段-聚苯乙烯（PI-b-PS）為原料，通過熱退火實驗所觀測的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)與理論預(yù)測吻合程度較高。圖1-3（a）兩嵌段共聚物固相的平衡態(tài)結(jié)構(gòu)，（b）AB型嵌段共聚物自主裝結(jié)構(gòu)理論預(yù)測相圖，（c）AB型嵌段共聚物PI-b-PS實驗所得相圖[35]Figure1-3.(a)Theequilibriumstructureofdiblockcopolymers.(b)AphasediagramofthetheoreticalpredictionofanAB-typeblockcopolymer.(c)PhasediagramobtainedfromPI-b-PScopolymers[35]當(dāng)有溶劑參與時，嵌段共聚物自組裝的復(fù)雜程度大大增加，所形成的結(jié)構(gòu)也更加豐富。自1995年以來，通過AB型兩親性嵌段共聚物在溶液中的自組裝已經(jīng)成功制備出了約20多種不同的結(jié)構(gòu)，包括球形膠束、棒狀、雙連續(xù)結(jié)構(gòu)、薄片、囊泡、大復(fù)合膠束（LCMs）、大復(fù)合囊泡（LCVs）、小管、“洋蔥”、“蛋殼”、斜壓小管、針墊等[24]。這是由于加入溶劑之后，嵌段共聚物自組裝除了受到嵌段之間的相互作用以外，還受到溶劑的影響。例如，AB型嵌段共聚物PS-b-PAA在六環(huán)/水體系中或者其他溶劑/非溶劑體系中的自組裝涉及了六種χ相互作用參數(shù)，包括χAB、χAS、χAN、χBS、χBN、χSN，A和B各自表示一種嵌段，S表示嵌段共聚物的良溶劑，N表示其中某一嵌段的不良溶劑（選擇性溶劑）。簡言之，體系中組分越多，自組裝過程越復(fù)雜。

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本文編號：3621090