环境响应型智能开关膜的研究进展

综述环境响应型智能开关膜的制备方法和分类,并分别介绍温度响应型、光响应型、电场响应型、pH响应型以及分子识别响应型等智能开关膜的研究现状.     

等离子体诱导接枝聚合法制备pH感应开关膜

利用等离子体诱导填孔接枝聚合法在聚偏氟乙烯多孔膜上接枝聚甲基丙烯酸pH感应型开关,系统研究了接枝率对膜的pH感应开关特性的影响.结果表明,开关膜的接枝率对膜的过滤通量、pH感应开关系数和膜孔径感应pH变化倍数都有重要的影响.接枝率≤5.98%时,pH感应开关系数和膜孔径感应pH变化倍数均随接枝率的增加而增加;而对于接枝率＞5.98%的膜,pH感应开关系数和膜孔径pH感应变化倍数随接枝率的增加而减少,直至膜开关系数和膜孔径pH感应变化倍数趋近于1.为了获得较好的开关性能,必须将膜的接枝率控制在适当的范围内.     

温度响应性多孔膜的构建及分离性能研究

通过"graft-to"策略将巯基封端的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM-SH)接枝到涂覆有聚多巴胺(PDA)的聚酯(PET)支撑膜上,制备具有温度响应性的多孔分离膜.通过核磁共振波谱仪(~1HNMR)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)研究了PNIPAM的结构、相对分子质量等与温度响应性能之间的内在联系.结果表明,以摩尔质量为8 400 g/mol的PNIPAM聚合物构筑的多孔膜的温度响应性最为明显,对油水混合物的分离效果最优,达95%以上.制备的膜对水包油乳液也展现出良好的分离性能,有望应用于油水分离领域.     

聚偏氟乙烯膜表面丙烯酸接枝改性研究

采用自由基接枝聚合反应制备了丙烯酸改性的聚偏氟乙烯膜,研究了单体浓度对接枝率的影响,测定了改性后样品的红外光谱、表面接触角、水通量、蛋白吸附等.结果表明,通过自由基接枝聚合,丙烯酸接枝到膜的表面,明显提高膜的亲水性.接枝后膜的水通量也非常明显下降,特别是在高丙烯酸浓度下.改性的膜的通量对溶液的pH值有明确的响应关系,表明接枝链在水中的溶胀对膜的性能有显著的影响.蛋白吸附实验表明,改性后的膜相比未改性膜有较高的吸附量,而且在酸性情况下,膜的吸附量较大,这主要与丙烯酸和蛋白质之间的相互作用有关.     

改性淀粉/聚乳酸共混物的制备

采用接枝共聚-共混法,制备了乳酸接枝淀粉/聚乳酸复合材料.实验表明,淀粉和乳酸进行接枝反应的最佳温度为90℃,最佳反应时间为3h,在此条件下所得接枝共聚物的接枝率最高为31.62%.共混物的形貌分析和性能研究表明,相对于未经改性的淀粉/聚乳酸复合材料,改性淀粉/聚乳酸复合材料的相容性和机械性能得到明显改善.     

紫外辐射法制备聚羟基丁酸酯/聚乙二醇接枝共聚物

利用紫外辐射法制备了聚羟基丁酸酯/聚乙二醇(PHB/PEG)接枝共聚物,共聚物中聚乙二醇接枝含量分别为1.7%、2.6%、3.8%、6.4%和10.1%.利用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)、表面接触角及力学性能测试对不同聚乙二醇接枝含量的共聚物进行了分析研究.结果表明,接枝聚...     

接枝层厚度对聚(N-异丙基丙烯酰胺)改性表面与蛋白质相互作用的影响

采用表面引发原子转移自由基聚合(ATRP)的方法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)改性表面,通过改变聚合时间进而调控表面接枝层厚度.水接触角和蛋白质吸附测试发现PNIPAAm改性表面的浸润性和对蛋白质吸附都具有一定的温度响应性,且随着PNIPAAm接枝层厚度的增加,该温度响应性有一定程度的增强.同时,纤维蛋白原和溶菌酶的吸附测试表明PNIPAAm改性表面对尺寸不同的蛋白质具有不同的温度响应性.     

环境响应型控制释放微载体材料研究新进展

环境响应型智能微载体材料可以响应温度、pH值、磁场、化学物质等环境刺激的微小变化,实现物质的自律式控制释放,在药物送达、酶和细胞固定化、分离纯化等领域显示出突出的优越性,具有广泛应用前景。综述了环境响应型控制释放微载体材料的研究进展,介绍了"开-关模式"控释微囊和"突释模式"控释微囊等环境响应型控释微载体材料的研究新进展,着重介绍了温度响应型、血糖浓度响应型、离子识别响应型"开-关模式"控释微囊以及温度响应型、pH响应型、离子识别响应型"突释模式"控释微囊的制备与性能方面的研究新成果。目前,环境响应型智能微载体材料仍多处于基础研究阶段,还需要进一步系统深入研究和开发完善。     

智能高分子开关膜的制备方法研究进展

智能高分子开关膜是将智能高分子与非刺激响应型基材膜结合而成。由于智能高分子能够响应外界刺激发生亲疏水性转变和构象变化,智能高分子开关膜也能根据外部刺激改变自身的表面/界面特性、渗透通量或选择透过性。智能高分子膜被用作抗污染滤膜、亲和分离、酶反应的起/停控制以及控制释放等。智能高分子开关膜的制备方法直接影响其环境刺激响应特性、稳定性和可重复制备性等。因此,系统介绍了基材膜修饰法、基材修饰成膜法和共混成膜法等3种智能高分子开关膜制备方法的定义、分类、机理和研究进展,并对比了3种方法的优缺点。基材膜修饰法研究最多,而共混成膜法最有望用于大规模制备智能高分子膜。本文以期为高效制备具有稳定、优良响应特性的智能高分子开关膜提供指导和参考。     

玉米淀粉接枝顺丁烯二酸酐高分子吸水树脂的制备和保水性能研究

采用溶液聚合法,用环氧氯丙烷做交联剂制备玉米淀粉接枝顺丁烯二酸酐农用吸水树脂.结果表明,聚合反应的最佳温度为60℃,环氧氯丙烷与玉米淀粉摩尔比为0.2,顺丁烯二酸酐与玉米淀粉质量比为2,在此条件下制备的接枝共聚物在蒸馏水和0.9wt％氯化钠溶液中吸水倍率分别为330g/g和63g/g.红外光谱证实了接枝产物的生成,热分析研究表明,吸水树脂表现出良好的热稳定性.     

紫外光引发直接接枝丙烯酸制备聚偏氟乙烯pH敏感膜

聚偏氟乙烯铸膜液中添加多乙烯多胺,制备含碳碳双键的聚偏氟乙烯超滤膜;在不除氧和无光引发剂条件下,采用紫外光直接辐射将单体丙烯酸接枝到聚偏氟乙烯膜表面,制备了聚偏氟乙烯pH敏感膜。考察单体丙烯酸浓度、反应时间与接枝率的关系,当丙烯酸质量分数为40%,反应时间20 min时,膜接枝率为26.6%。当接枝率为18.7%时,膜的pH敏感性最为显著。     

超临界CO_2中pH-响应型壳聚糖膜的制备及性能

以壳聚糖为膜基材,制备壳聚糖基多孔膜,并在超临界二氧化碳中,以丙烯酸(AA)和4-乙烯基吡啶(4-VP)为接枝共聚单体,对壳聚糖多孔膜进行接枝,制备了p H-响应型壳聚糖多孔膜。采用傅里叶变换红外光谱和X射线衍射等对接枝膜的结构进行表征,考察了2种接枝单体的摩尔比及反应压力对壳聚糖膜接枝率的影响,以及接枝膜对蛋白质的吸附。红外结果表明聚丙烯酸与聚4-乙烯基吡啶均接枝到壳聚糖膜上。当AA/4-VP单体摩尔比由3∶1增加至6∶1时,接枝率由7.12%逐渐增大至13.36%,此后呈下降趋势。且随着反应压力的提高,壳聚糖膜接枝率先增长后降低,当反应压力在19 MPa时,得到较高的接枝率(13.36%)。当溶液p H=2~10时,壳聚糖接枝膜的水通量随着p H值的增大而降低。蛋白质吸附实验显示,在p H为4.8时接枝膜获得最大比表面积吸附量5.76 mg/cm2。     

臭氧引发接枝制备聚偏氟乙烯亲水膜

利用臭氧的强氧化性,对溶解在N-甲基吡咯烷酮中的聚偏氟乙烯进行处理引入过氧基团,然后通过热引发接枝聚合亲水性聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA),通过相转变法(phase inversion)制备具备亲水特性的PVDF分离膜.通过红外光谱、热重分析和接触角测试对接枝改性后的聚偏氟乙烯的结构和性能进行表征.红外光谱显示在1 734 cm-1处出现PEGMA的特征吸收峰,表明已成功接枝上PEGMA.接枝后的PVDF膜接触角降低到42°,表现出很好的亲水性;同时研究了接枝条件对改性膜亲水性的影响,随接枝单体浓度增加其亲水性增大;改性前后的聚偏氟乙烯膜的表面形貌通过扫描电子显微镜(SEM)分析表明,在相同成膜条件下改性后分离膜表面形貌发生很大变化,改性后制备的分离膜有较大的膜孔出现;水通量测试和牛血清蛋白吸附实验进一步表明,接枝改性可以明显改善PVDF分离膜的亲水性和抗污染性能.     

复合纳滤膜凝胶功能层的聚电解质特性

通过界面聚合的方法制备了以聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为交联预聚体,以微孔聚砜膜为基膜的复合纳滤膜;研究了凝胶表层的聚电解质特性.实验表明:荷电纳滤膜的表面具有一定的疏水性.交联凝胶层的溶胀度表现出pH、外加盐浓度、温度的响应性.     

pH值敏感响应膜的制备和性能研究

研究了两步光接枝法制备pH敏感响应分离膜的过程中接枝率随实验条件的变化及其对响应性的影响.实验以聚丙烯为基膜、丙烯酸(AA)为接枝单体,用水作溶剂,考察了光引发剂二苯甲酮(BP)的浓度、丙烯酸的浓度以及反应时间对接枝率的影响,采用傅氏变换红外光谱和扫描电镜分别对高分子膜的化学成分和膜的形貌进行了表征.研究结果表明,控制接枝率在1%～6%时,接枝膜具有较为显著的pH值响应性;接枝率为3%时,接枝膜的pH值响应系数达2.3,当接枝率大于6%和接枝率小于1%时,膜几乎不具pH值敏感响应性.为获得满意的pH值敏感响应性,必须将其接枝率控制在适当的范围内.     

N-异丙基丙烯酰胺水凝胶对聚偏氟乙烯中空纤维膜的智能改性研究

采用表面改性的方法(强碱处理)制备具有温度敏感聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维智能膜,并对其环境响应性进行了研究.结果表明,对于温度敏感膜可以分别通过控制温度的变化,有效的控制纯水通量和卵清蛋白的截留率.     

表面引发接枝聚合制备MWCNTs-g-PMMA及对PVDF微孔膜性能的影响EI北大核心CSCD

以表面引发接枝聚合制备多壁碳纳米管接枝聚甲基丙烯酸甲酯(MWCNTs-g-PMMA)。通过非溶剂致相分离(NIPS)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)/MWCNTs-g-PMMA复合微孔膜。通过差示扫描量热和衰减全反射红外光谱测试考察了微孔膜的热性能和结晶性能,通过水接触角和水通量测试分析了膜的亲水性能,通过场发射扫描电子显微镜和力学性能测试分析了膜的微观形貌和力学性能。随着MWCNTs-g-PMMA接枝率和含量的增大,PVDF复合微孔膜的结构和性能明显改善。当MWCNTs-g-PMMA接枝率和含量分别为28. 6%和1%时,PVDF复合微孔膜的亲水性能、结晶度、β相和力学性能相对纯PVDF膜提升最为明显。     

尿烷取代聚二炔PDA薄膜制备及其光开关特性的研究

采用旋涂法ＰＭＭＡ微掺杂克服了膜层中的微晶现象，制备了质量较高的尿烷取代聚二乙炔薄膜，膜厚１．２μｍ，采用８ｎｓ脉冲激光测试了其全光开关特性，开关时间分别为１０ｎｓ和３６ｎｓ。     

PVDF/PMMA/PEG型聚合物隔膜的制备

为提高锂离子电池聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物隔膜对电解液体系的亲和性和导电性,引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚偏氟乙烯(PVDF)进行共混,并添加有机增塑剂聚乙二醇PEG-400对PVDF基聚合物隔膜进行改性研究。采用先干法后湿法的相转化方法制备PVDF/PMMA/PEG型聚合物隔膜。通过对制备的聚合物隔膜的孔隙率、吸液率、微观形貌和电化学性能的分析研究,确定制膜的最佳工艺条件为聚合物占溶剂质量百分比为8%,PVDF∶PMMA=7∶3,增塑剂含量为30%,非溶剂含量为3%,反应温度为45℃,在此最佳工艺条件下制备的PVDF/PMMA/PEG隔膜的离子电导率可达2.848 m S/cm,对电解液体系的亲和性和导电性得到显著提高。     

环境感应式控制释放开关膜的研究进展

药物控制释放是目前十分活跃的研究领域，因为它具有长效、高效、靶向、低副作用等特点，因此具有智能开关的环境感应式控制释放膜成了目前膜学与医用高分子材料的研究热点．文中基于大量研究文献，主要综述了温度感应型、pH感应型以及葡萄糖浓度感应型等环境感应式控制释放开关膜的研究进展。