pH敏感型管式陶瓷复合膜的制备

采用硅烷偶联剂KH-570在乙醇溶剂中以盐酸溶液为催化剂进行水解后对管式ZrO2陶瓷膜进行表面修饰,进一步用化学接枝法将丙烯酸单体接枝到改性ZrO2陶瓷膜上,制备pH敏感型陶瓷复合膜.系统考察了不同偶联反应条件对氧化锆陶瓷膜的硅烷化改性效果的影响;研究了丙烯酸单体浓度对pH敏感膜渗透通量及pH开关系数的影响.通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、热重(TG)及水通量测定等对改性前后膜结构和pH敏感性能进行分析.结果表明,在以乙醇为溶剂进行硅烷化改性后,成功引入了碳-碳双键,并将丙烯酸成功接枝在陶瓷膜表面;单体浓度对pH敏感的膜通量及pH开关系数有重要的影响;所制备膜显示了良好的pH敏感性能.     

聚偏氟乙烯微孔膜一步法亲水化改性研究

采用高能电子束预辐照接枝的方法,研究了液相丙烯酸(AAc)和苯乙烯磺酸钠(SSS)双元混合体系对聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的接枝改性,用一步法直接制备了含有羧酸基团和磺酸基团的强亲水性PVDF微孔膜.考察了辐照剂量、反应时间、反应温度、单体浓度、单体配比以及反应溶液pH值等对接枝率的影响.采用FT-IR、接触角和水通量表征改性前后的膜表面性质和膜性能.结果表明,接枝改性后膜的亲水性增强,接触角随接枝率的增加而降低,水通量随接枝率的增加呈现出先升后降的变化,这主要是由于高接枝率时膜表面和膜孔被接枝链堵塞.     

聚乙烯表面亲水化改性及其血液相容性改进

以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂,在聚乙烯（PE）膜表面接枝丙烯酸（AA）以改善其亲水性。系统地讨论了引发剂浓度、单体浓度、反应温度以及反应时间等各影响因素对接枝率的影响,并通过傅立叶变换红外（FT-IR）、表面水接触角等物理手段来表征接枝膜的表面结构、亲水性等性能。实验结果表明BPO能成功引发丙烯酸接枝PE膜,接枝改性后PE膜亲水性有了明显的提高。采用了3种比较直观的常规评价方法对PE膜接枝改性前后的血液相容性进行初步的评价。研究结果表明表面接枝AA后的PE膜与血细胞的相互作用较弱,对血细胞的破坏程度明显减小,其抗凝血性比未接枝改性膜有显著提高。     

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.     

射线辐照接枝丙烯酸改性PVDF超滤膜

采用Co-60γ射线共辐照方法对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行接枝丙烯酸(AAc)辐照改性,研究了在一定辐照剂量下AAc体积分数对接枝率的影响,以期达到改善其亲水性的目的.试验表明,在吸收剂量为25 KGy时,接枝率在较低浓度时随AAc体积分数的增大而线性增大,AAc体积分数大于0.40后,接枝率基本不再变化;采用表面水接触角、全反射红外光谱(ATR-IR)分析了膜的表面性质及变化,采用扫描电子显微镜(SEM)观测了膜的表面形态.结果表明,辐照改性后膜表面接触角大幅下降,且随接枝AAc体积分数升高而降低;辐照改性后PVDF超滤膜表面膜孔数量减少,纯水通量降低,截留率提高.     

pH敏感型甲基丙烯酸接枝聚偏氟乙烯微滤膜的制备和表征

以强碱、强氧化剂溶液对聚偏氟乙烯(PVDF)微孔滤膜表面极化改性后,用自由基聚合的方法将α-甲基丙烯酸接枝到PVDF微孔滤膜表面,得到pH值敏感型微孔滤膜.结果表明:接枝率确定的情况下,水通量随着被过滤溶液pH值的变化而明显变化;接枝率的逐步升高,水通量呈现先增大后减小的趋势.接枝膜经扫描电子显微镜和原子力显微镜测试表明,接枝膜表面孔数减少,孔径变小,并且观察到孔内有絮状物,证明接枝甲基丙烯酸的存在.为了兼顾改性膜的水通量和pH值敏感性能,需要将膜的接枝率控制在1.9%～6.1%之间.     

电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合构筑离子型聚醚砜膜功能表面

采用电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合(SI-eATRP)技术,在涂覆聚多巴胺的聚醚砜膜基底上接枝离子型聚合物分子刷聚对苯乙烯磺酸钠,并通过单体浓度对聚合物分子刷进行调控。采用SEM、AFM、XPS、水接触角等表征方法对改性聚醚砜膜的结构和性能进行表征;采用水通量对其进行滤过性能测定。结果表明:成功地在改性聚醚砜膜表面接枝离子型聚合物分子刷聚对苯乙烯磺酸钠;聚合物刷相互缠结形成了球状颗粒;随着电化学诱导体系中单体浓度的增大,聚合物分子刷的接枝量增加,同时水接触角显著降低;聚合物膜表面离子型分子刷的构筑改善了亲水性,因此其纯水通量明显增加,牛血清白蛋白(BSA)截留率和通量恢复率都得到了提高。SI-eATRP用于聚合物膜材料的表面改性和调控,在生物相容性膜等领域具有潜在的应用前景。     

两性离子聚合物表面改性的聚偏氟乙烯抗污染膜的制备及性能

提高聚偏氟乙烯(PVDF)抗污染性能是改善PVDF应用效果的重要途径。文中通过自由基聚合的方法将抗污染材料——两性离子类化合物磺酸甜菜碱(DMAPS)接枝到碱处理过的PVDF膜表面。研究了接枝DMAPS后,PVDF膜表面的结构与性能变化,并初步探讨了改性后的PVDF膜对牛血清蛋白的吸附性能。结果表明,在PVDF膜表面接枝DMAPS后,膜表面孔洞减小,亲水性提高。虽然改性后的PVDF膜通量有所下降,但通过牛血清蛋白(BSA)的振荡吸附实验发现,两性离子改性膜表现出良好的抗蛋白质吸附性能。与PVDF原膜相比,改性膜在BSA溶液中通量下降率小,用水清洗后膜通量恢复率高。     

超高分子量聚乙烯微孔膜的亲水改性研究(Ⅱ)改性UHMWPE微孔滤膜的性质及其过滤性能

研究了UHMWPE微孔膜接枝HEMA和MAA后的水蒸气吸附特性、蛋白质吸附性能及其膜的过滤性能随着接枝率的变化.结果表明,膜的接枝率增大时,其BSA蛋白质吸附量降低;在一定范围内时,膜的去离子水和蛋白质溶液通量随接枝率的增大而提高,但接枝率过大时,其通量有所下降;其BSA溶液通量恢复率研究表明,改性膜比未改性膜显示较大的通量恢复,清洗后其通量恢复率可达80%以上,改性膜具有较高的抗蛋白质污染能力.     

聚丙烯微孔膜的表面改性和抗污染性

用化学方法在聚丙烯微孔膜表面上接枝丙烯酰胺。利用红外光谱,X射线光电子能谱,扫描电镜,原子力显微镜观察了膜表面形态和微观结构的变化,同时考察了膜的接触角和吸水能力,对BSA蛋白质的吸附量及水通量和抗污染能力。结果表明,随着接枝率的提高,接触角从95°减小到38°,吸水率也提高到163.9%。改性后,PP膜对BSA的吸附减少,膜的水通量减小,但同时膜的污染率下降,当接枝率为11.5%时,膜的污染率为0.274,比接枝前下降了55%。改性后PP微孔膜的亲水性和抗污染能力得到较大提高。     

Zwitterionic Nanohydrogels–Decorated Microporous Membrane with Ultrasensitive Salt Responsiveness for Controlled Water Transport

Highly sensitive responsiveness is vital for stimuli‐responsive membranes. However, it is a great challenge to fabricate stimuli‐responsive membranes with ultrahigh gating ratio (the ratio of the salt solution permeating flux to the pure water permeating flux) and high response speed simultaneously. In this work, a salt‐responsive membrane with an ultrahigh gating ratio is fabricated via a facile strategy by grafting zwitterionic nanohydrogels onto a poly(acrylic acid)‐grafting‐poly(vinylidene fluoride) (PAA‐g‐PVDF) microporous membrane. Due to the synergistic effect of two functional materials, PAA chains and zwitterionic nanohydrogels tethered on PAA chains, this stimuli‐responsive membrane exhibits an ultrasensitive salt responsiveness with a gating ratio of up to 8.76 times for Na⁺ ions, 89.6 times for Mg²⁺ ions, and 89.3 times for Ca²⁺ ions. In addition, such zwitterionic nanohydrogels–grafted PAA‐g‐PVDF (ZNG‐g‐PVDF) membranes exhibit very rapid responses to stimuli. The permeating flux changes swiftly while altering the feed solution in a continuous filtration process. The excellent salt‐responsive characteristics endow such a ZNG‐g‐PVDF membrane with great potential for applications like drug delivery, water treatment, and sensors.     

聚丙烯接枝聚丙烯酸微滤膜的pH响应性

研究了聚丙烯接枝聚丙烯酸微滤膜的pH响应性及其在牛血清蛋白溶液过滤中的抗污染性。聚丙烯酸(PAA)接枝链可提高膜亲水性,但会造成膜孔堵塞:在低接枝率(<17%)下,PAA大幅度提高膜亲水性,膜通量和pH响应性随接枝率的增加逐渐增大;接枝率过大(>17%)时,PAA对膜孔的堵塞作用占主导,膜通量和pH响应性逐渐下降。与未接枝膜相比,在碱性条件下接枝膜对牛血清蛋白(BSA)分子具有一定的抗污染性能,而酸性条件下则加剧BSA对膜的污染,但改性后接枝膜的通量大幅度增长,使这种膜在BSA类蛋白质的微滤领域仍有较好的应用前景。     

低温等离子体接枝改性PVDF膜

采用低温等离子体接枝技术改性聚偏氟乙烯膜(PVDF),在PVDF膜表面引入疏水性单体苯乙烯,达到改变膜表面孔径的大小和孔径分布的目的.通过傅立叶红外光谱仪(FTIR-ATR)对改性前后的PVDF膜表面进行了结构分析,考察了PVDF膜接枝前后官能团的变化.采用示差扫描量热仪(DSC)分析了PVDF改性前后膜的孔径分布,考察了改性条件对膜孔径大小和分布的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测了PVDF膜改性前后表面形貌的变化.研究了接枝温度、接枝时间等接枝条件对PVDF改性膜纯水通量的影响.结果表明,随着照射时间和接枝时间的延长,PVDF改性膜的孔径分布变窄,纯水通量下降,接枝率提高.     

粉体辐射接枝丙烯酸的聚偏氟乙烯超滤膜的制备

采用粉体辐射接枝丙烯酸的聚偏氟乙烯(PVDF-g-PAA)为材料,以浸没沉淀相转化法制备PVDF-g-PAA超滤膜,研究了接枝后材料溶解性能的变化、以及溶剂种类、聚合物浓度、添加剂种类及浓度、凝胶浴温度制膜参数对PVDF-g-PAA膜结构及性能的影响.结果表明:辐射接枝丙烯酸后,聚合物的溶度参数增大,同时聚合物的极性也增强.在溶剂影响的考察中,以二甲基甲酰胺(DMF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂制备的PVDF-g-PAA膜表面致密,透过通量小,对牛血清蛋白(BSA)截留率高;而以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂制备的PVDF-g-PAA膜表面孔径较大,透过通量最大,对BSA截留率迅速下降;聚合物浓度的增加使得PVDF-g-PAA膜结构更加致密,纯水通量降低,截留率增加;随着添加剂PEG400浓度的增加,PVDF-g-PAA膜透过通量增加,膜的皮层多孔性增加,厚度增加,大孔发生的起始点向膜内部迁移;在考察的温度区间内(12～23℃),随着凝胶浴温度的升高,PVDF-g-PAA膜通量变大,截留率降低.     

Self-assembly functionalized membranes with chitosan microsphere/polyacrylic acid layers and its application for metal ion removal

Multilayer composite membranes with high removal capability for metal ion were prepared using electrostatic self-assembly (ESA) technique. Especially, self-assembled multilayer of chitosan microspheres and PAA were formed onto charged surface of polyacrylonitrile (PAN) membranes. It was confirmed that the alternate multilayer of chitosan and PAA were deposited on the base membrane surface. The formation of the ESA layer-by-layer of chitosan/PAA or chitosan microspheres/PAA onto the base membrane surface functionally equipped the membrane with removal capability for Cu²⁺. Especially, membranes with chitosan microspheres/PAA ESA layers on the surface showed relatively higher adsorption capability as compared with membranes with chitosan/PAA ESA layers. Besides, the influence of the pH of metal ion solution on the metal ion adsorption property of ESA modified membrane was investigated. It was proposed that the layer-by-layer self-assembled deposition of chitosan microspheres would be a new approach to functionalize membrane with high adsorption capability for metal ions.     

聚丙烯微孔膜表面的臭氧处理接枝改性

采用臭氧处理聚丙烯微孔膜,在其表面引入过氧化物,然后通过过氧化物的分解引发丙烯酸单体在微孔膜表面接枝。研究了臭氧处理条件、接枝反应条件对聚丙烯微孔膜的接枝率、亲水性及溶胀性的影响。研究结果表明,丙烯酸接枝微孔膜与水的接触角随接枝率的增加而逐渐下降,吸水率随接枝率的增加而呈线性增加趋势,表现出良好的亲水性与溶胀性。     

Zwitterionic sulfobetaine-grafted poly(vinylidene fluoride) membrane with highly effective blood compatibility via atmospheric plasma-induced surface copolymerization

Development of nonfouling membranes to prevent nonspecific protein adsorption and platelet adhesion is critical for many biomedical applications. It is always a challenge to control the surface graft copolymerization of a highly polar monomer from the highly hydrophobic surface of a fluoropolymer membrane. In this work, the blood compatibility of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes with surface-grafted electrically neutral zwitterionic poly(sulfobetaine methacrylate) (PSBMA), from atmospheric plasma-induced surface copolymerization, was studied. The effect of surface composition and graft morphology, electrical neutrality, hydrophilicity and hydration capability on blood compatibility of the membranes were determined. Blood compatibility of the zwitterionic PVDF membranes was systematically evaluated by plasma protein adsorption, platelet adhesion, plasma-clotting time, and blood cell hemolysis. It was found that the nonfouling nature and hydration capability of grafted PSBMA polymers can be effectively controlled by regulating the grafting coverage and charge balance of the PSBMA layer on the PVDF membrane surface. Even a slight charge bias in the grafted zwitterionic PSBMA layer can induce electrostatic interactions between proteins and the membrane surfaces, leading to surface protein adsorption, platelet activation, plasma clotting and blood cell hemolysis. Thus, the optimized PSBMA surface graft layer in overall charge neutrality has a high hydration capability and the best antifouling, anticoagulant, and antihemolytic activities when comes into contact with human blood.     

新型五孔PVDF共混改性膜抗污染性能研究

观察新型五孔PVDF共混改性纤维膜SEM形貌特征,测量改性膜的接触角和临界通量,1#(PVDF/PMMA/TPU)、2#(PVDF/PMMA/PVC)共混改性膜分别在次临界和超临界通量下进行过滤实验.结果表明:PVDF共混改性膜具有优良的微观结构,且1#共混膜性能较好;1#共混膜的接触角比2#共混膜小;1#、2#共混膜的临界通量分别为10和14L/(m2.h);1#共混膜比2#共混膜抗污染性能好;次临界通量下共混膜的运行比超临界通量下的稳定.两种共混膜分别在次临界通量下采用单独超滤和混凝+超滤工艺处理某市地表水,得出混凝+超滤工艺处理效果较好,且1#共混膜比2#共混膜处理效果好.