聚电解质自组装的研究进展

正负聚电解质通过静电作用力逐层吸附,可以在固体基质表面形成聚合物薄膜.论述了聚电解质静电自组装超薄膜(PEM)的研究进展,包括PEMs的制备、表征方法和在科学领域中的应用前景,着重对PEMs制备过程中的各种影响因素,如聚电解质分子的浓度、溶液的pH值等方面进行了讨论.     

聚电解质/陶瓷复合膜的制备及超滤性能

采用阳离子聚电解质聚丙烯氯化铵(PAH)、聚乙烯亚胺(PEI),阴离子聚电解质聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚乙烯磺酸钾(PVS),通过静电自组装技术在多孔陶瓷支撑体上制备了聚电解质分离层,并对不同条件下所制备的复合膜超滤性能进行研究.膜表面的SEM表征显示,自组装过程在支撑体表面及孔道内同时发生,并且随组装层数的增加,聚电解质层在支撑体表面的沉积状态逐渐改善.对复合膜在葡聚糖溶液中的超滤研究表明,随着组装层数,组装时间和电荷密度的增加,膜的截留率随之增加;制膜溶液的pH在两种带相反电荷聚电解质材料电离平衡常数(pKα)之间选择时,膜的截留率有最佳值.     

聚电解质层层组装在甲氨蝶呤负载与缓释方面的应用研究

基于层层组装技术,制备了能够长效释放抗癌药物甲氨蝶呤(MTX)的层层组装膜。分别通过聚天冬氨酸(PASP)和聚烯丙基胺盐酸盐-甲氨蝶呤(PAH-MTX)复合物基于静电作用的层层组装负载,以及先制备空白膜再后扩散负载这两种方法完成了MTX的膜内负载。层层组装负载中,聚电解质浓度增大则MTX负载量增多,当复合物pH=7.5时MTX的负载量较高且可持续释放36h。后扩散负载中,PASP-PAH/PAH空白膜与PASP/PAH及PASP/PAH-PASP空白膜相比,更有利于MTX的后扩散负载。后扩散负载与层层组装负载相比,药物负载量增多,但缓释时间降低。该研究为药物负载及缓释材料的制备提供了参考。     

纳米结构的空腔二氧化硅微球的制备与缓释行为

以单分散聚苯乙烯(PS)微球作为胶体模板,采用层层静电自组装技术,交替组装聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵[poly(diallyldimethylammonium chloride),PDDA]和二氧化硅纳米颗粒(10和20nm),得到核壳型聚苯乙烯/聚电解质/二氧化硅复合微球,高温煅烧除去模板PS和聚电解质,制得空腔二氧化硅微球.TEM观察的结果显示空腔二氧化硅微球呈单分散性且内部空腔呈球形;XRD图谱显示组装的二氧化硅颗粒热处理后晶化的程度很小,仍基本保持着无定形状态;N₂等温吸附-脱附实验测得用10和20nm的二氧化硅组装成的空腔二氧化硅微球的平均孔径和比表面积分别为11nm、282.71m²·g^-1和15nm、158.17m²·g^-1. 染料的装载和释放实验分别验证了空腔二氧化硅微球的腔壁具有可渗透性和缓释性.     

基于LBL技术组装的渗透汽化聚电解质复合膜

综述了近年来采用层层静电吸附(LBL)技术组装的聚离子复合物渗透汽化膜的研究进展.对支撑体荷电处理方法进行了分类,讨论了聚离子派对、选择原则及自组装条件,并就LBL技术组装聚电解质复合物的一些发展动向提出了建议.     

静电纺-LbL技术制备[CTS/SA]c/lPVA纳米复合膜及其性能研究

结合层层组装法,以静电纺聚乙烯醇(PVA)为基底,壳聚糖(CTS)和海藻酸钠(SA)为聚电解质,制备复合纳米纤维膜用于吸附盐离子和重金属离子。研究结果表明,最佳的聚电解质溶液浓度均为2.5g/L,最佳组装层数分别为2和6.5层,其中对于盐离子,Al~(3+)去除率最高;对于重金属离子,Ba~(2+)去除率最高。一次使用时长2～6h为最佳,去除率波动在10%左右,通量为0.85L/(m~2·h)。实验证明,该膜在重金属处理方面有较好的发展潜力。     

以明胶为模板制备复合空腔微球

以明胶微球为模板, 采用层层自组装技术制备了明胶/SiO₂/PAH复合微球, 并用热水溶解模板得到了SiO₂/PAH复合空腔微球. 通过用ζ电位、TEM、IR、TG等测试手段对其样品进行表征分析. 结果表明, SiO₂/PAH有效地组装在明胶微球上, 形成了核壳式结构, 模板去除后得到空腔结构. 在溶解模板的过程中, 通过对明胶水解产物氨基酸含量的测定, 发现SiO₂/聚电解质的存在具有一定的缓释性.     

静电自组装PDDA/CMCNa聚电解质复合纳滤膜及其性

以聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,通过羧甲基纤维素钠(CMCNa)阴离子聚电解质和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)阳离子聚电解质层层静电自组装(LbL)制备得到复合纳滤膜.考察了阴离子聚电解质溶液浓度、组装层数对膜表面荷电性、形貌和亲水性等的影响;同时研究了操作条件不同时该纳滤膜对罗丹明B染料分离性能变化.结果表明,CMCNa阴离子聚电解质浓度增大时,膜表面荷负电性和亲水性增强;当PDDA质量浓度为5.0 g/L,CMCNa的浓度为2.0 g/L,且组装4.0个派对层时,复合膜表面ζ电位约为 70 mV,其接触角约为30°;制备的(5 PDDA/2CMCNa)5.0-PAN复合纳滤膜,在25℃和0.60 MPa的操作条件下,对0.4×10-3 g/L的罗丹明B截留率达到90％,通量为42 L/(m2·h·MPa).     

共价层层自组装纳滤膜的制备及性能研究

纳滤膜目前多采用界面聚合的方法制备.层层自组装是近年来发展的一种新型制膜方法,但层层自组装所制备的纳滤膜大多需要5个以上双层,制备过程繁琐,同时,以静电力结合的阴阳离子聚电解质在水中存在一定程度的解离和溶胀,结构不稳定.本文提出用静电组装与化学交联相结合的方法制备纳滤膜,增强膜的稳定性.以改性的聚丙烯腈(PAN)为基膜,以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)分别为阴阳离子聚电解质,以戊二醛(GA)为交联剂,制备了共价层层自组装纳滤膜(PEI/PAA/GA)n,研究了双层数、交联剂浓度、交联时间等因素对膜性能的影响.结果表明,当制备两个双层时,(PEI/PAA/GA)_2纳滤膜对2 000 mg/L Na_2SO_4溶液中的Na_2SO_4的截留率就能达到98.1%,水通量为12.6 L/(m~2·h·MPa);对2 000 mg/L NaCl溶液中的NaCl的截留率达到82.9%,水通量为16.8 L/(m~2·h·MPa).交联后的纳滤膜有良好的耐溶胀性和长期运行稳定性.     

CS/APAM层层自组装增强再生纤维

采用层层自组装技术,在废旧瓦楞纸再生纤维表面沉积了阳离子壳聚糖(CS)/阴离子聚丙烯酰胺(APAM)复合膜。借助扫描电镜观察了复合膜形貌特征以表征自组装复合膜的形成,通过动电特性试验研究了复合膜形成的动力学特征,使用红外光谱分析了复合膜形成机理。同时还考察了层层自组装的实验因素对再生纤维力学性能的影响。结果表明,再生纤维表面吸附有聚电解质,随着沉积层数的增加,纤维电性发生变化,Zeta电位正负交织呈现。再生纤维力学性能试验显示,在适宜的条件下,当自组装外层为APAM时,再生纤维力学性能有很好的增强效果,经过4层自组装后,再生纤维抄成纸页的抗张指数提高了55.34%,而耐破强度增大了4倍。     

利用层层组装的方法制备有机超薄膜的研究进展

论述了聚电解质自组装膜制备过程中基底亲水处理、层层组装技术的成膜理论及膜结构,着重介绍了近年来层层组装法制备有机超薄膜的发展概况。对层层组装法制备有机超薄膜今后的研究工作提出了建议。     

杂多酸掺杂质子交换膜的制备、结构及性能

作为含有多金属氧酸Keggin分子构型的固体强酸,杂多酸(HPAs)具有优异的吸水性、质子传导性(cp)、机械、热及化学稳定性。HPA掺杂陶瓷或聚合物质子交换膜(PEMs)可以有效提高复合PEMs的亲水性、cp、燃料阻隔性、机械、热及化学稳定性,同时显著降低其cp及燃料阻隔性的温度与湿度依赖性。当HPA掺杂陶瓷时,两者之间的氢键作用导致HPA在基体中的流失率低、分散性强且掺杂量高,此时复合PEMs的cp(10~(-1) S/cm数量级)较基体PEMs(10~(-3)~10~(-2) S/cm)大幅升高;而当HPA掺杂磺化聚合物时,两者之间的静电排斥力造成HPA在基体中的流失率高、分散性差且掺杂量低,此时复合PEMs的cp(10~(-1) S/cm数量级)较基体PEMs(10~(-2)~10~(-1) S/cm)仅小幅升高。为了有效降低HPA在聚合物基体中的流失率,可以采用聚合物膜"三明治"状包覆复合PEMs、盐化HPA、改性基体或通过第三组分负载HPA以分别在HPA与基体或负载之间形成氢键或静电引力等手段;对于HPA的负载改性,由于陶瓷或聚合物负载在基体中易团簇,相应地HPA在基体中的分散性与掺杂量并未提高。有时采用HPA与吸水性较强的磷酸共掺杂陶瓷基体或负载,以协同提高复合PEMs的cp,然而效果并不显著。以上各种结构的HPA掺杂PEMs通常由溶液浇铸法、自组装法、溶胶-凝胶法及浸润法等制备;不同方法往往相互关联,即制备过程可能涉及两种或3种方法的耦合使用。改性HPA或其负载以显著提高HPA在磺化聚合物基体中的分散性与掺杂量,借此构建全新、高效的质子传输通道形态以实现复合PEMs的超高cp(100S/cm数量级),是今后PEMs技术的重点发展方向之一。     

聚苯胺/聚丙烯复合导电纤维的结构与性能

采用现场吸附聚合法(原位聚合法)制备了聚苯胺/聚丙烯复合导电纤维,讨论了掺杂酸浓度、氧化剂浓度、苯胺单体含量对纤维导电性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱分析(FT-IR)、纤维物理力学性能测定等,对导电纤维的结构与性能进行了研究。实验表明采用此法制得的复合纤维导电性能优良,电导率达到10-1数量级。     

聚电解质的制备与应用研究进展

文中综述了聚电解质的合成及应用研究进展,探讨了聚电解质制备过程中的影响因素。此外还着重介绍了聚电解质-表面活性剂复合物、层层自组装膜、聚电解质微纳胶囊在药物缓释以及聚电解质在改善纳米材料的制备及性能方面上的应用研究进展。如何开发特定结构的聚电解质,利用聚电解质对外界环境的刺激实现对聚电解质形态结构的实时和有效控制是聚电解质科研领域研究的重点方向。     

层层自组装PDADMAC/PSS纳滤膜的制备

以荷负电的聚砜超滤膜为基膜,采用静态层层自组装技术,制备了PDADMAC/PSS多层聚电解质纳滤膜.考察了支撑盐的种类、浓度、自组装层数对膜的分离性能、荷电性能、亲水性等的影响.研究结果表明,以NaCl为支撑电解质制得的膜具有较高的性能,聚合电解质溶液中支撑电解质的浓度以0.5mol/L为宜;在较优的条件下所制备的(PDADMAC/PSS)5对2g/L Na2SO4的截留率可达93%,通量在1.0MPa下接近60L/(m2.h),对NaCl的截留率仅为9%～13%,通量可达80L/(m2.h).膜表面的荷电量和接触角的变化均反映了聚电解质的交替自组装.以PSS为最外层的膜表面具有很好的负电性和很低的接触角.随着双层数的增加,膜表面的负电荷量的绝对值先逐渐增大,达到一个极大值后又逐渐减少,说明层数并非越多越好;以PSS作为最外层的膜具有很好的亲水性.     

采用层层组装技术制备TiO2中空纳米纤维膜催化剂

采用静电纺丝技术和层层组装技术制备了聚电解质/TiO2复合中空纳米纤维.以电纺聚苯乙烯纤维为模板,聚电解质交替吸附在纤维表面,再用有机溶剂溶掉PS纤维模板获得多层聚电解质中空纤维.纤维的平均直径和壁厚能通过模板和吸附层数很好的得到控制.在对比P25 TiO2和TiO2中空纤维对亚甲基蓝的光催化性能实验中,发现TiO2中空纤维具有更好的光催化性能.TiO2/聚电解质复合中空纳米纤维有望应用于光催化,可控药物释放等.     

PEO-Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3复合聚合物电解质的制备与电导率研究

将实验室制备的两种烧结型的Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3盐与PEO/LiClO4复合,制得了PEO-LiClO4-Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3复合聚合物电解质,测量了298～373K温度范围内的阻抗,得出这种体系的复合聚合物电解质的离子电导率在室温最高值为1.387×10-5S/cm,在373K时可达到1.378×10-3S/cm.     

Zr2O（PO4）2的合成及其对 Th（郁）的吸附性研究

本文采用溶液法合成磷酸盐 Zr2O(PO4)2,锆离子和磷酸根采用1：1的比例混合,制得白色粉末状样品 Zr2O(PO4)2;采用静态法研究 Th（Ⅳ）在 Zr2O(PO4)2上吸附行为及规律：探讨振荡时间、液固比、水相 pH、离子强度（KNO3）、阴离子（NO3-、PO43-、SO42-）对 Zr2O(PO4)2吸附 Th（Ⅳ）的影响,测得在相同离子强度（KNO3）不同温度下的吸附、解析等温线。     

静电自组装膜研究进展

由静电自组装技术来制备功能型薄膜是发展迅速的新研究领域。本文着重阐述了静电自组装聚电解质-聚电解质复合膜、静电自组装聚电解质-无机纳米粒子复合膜、静电自组装聚合物-半导体纳米粒子复合膜、静电自组装其他多层膜体系制备方法和特点,展望了静电自组装在渗透分离膜、基因传输、传感器系统、光伏设备等领域的应用前景。     

层层组装法制备[CTS/SA]_(c/l)PET纳米纤维膜及动态吸附Cu~(2+)

静电纺纳米纤维薄膜由于其高孔隙率和大比表面积,因而广泛应用于重金属离子吸附领域.利用层层自组装法,以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基底制备了不同浓度和层数的壳聚糖/海藻酸钠复合纳米纤维膜,并用其处理水中铜离子(Cu~(2+)).壳聚糖和海藻酸钠聚电解质溶液最佳浓度均为10.5g/L,最适宜层数为10层,当溶液pH为6时,Cu~(2+)去除率可达99.9%,使用时长达12h以上.复合膜具有高效率和良好的亲水性等特点,具有很好的应用潜力.