制備高效濾膜—超純凈商品不再是夢

材料牛注：由德國Volker?Abetz?教授領導的研究團隊，通過采用原位鍵合的辦法將?PS-b-P4VP?選擇層焊合在支撐層上，開啟了制備高選擇性過濾膜的大門。

目前，由工作于德國Helmholtz-Zentrum Geesthacht（亥姆霍茲沿海研究中心）和漢堡大學的Volker Abetz 教授帶領的研究團隊，首次將一種新維度引入到以均勻嵌段共聚物薄膜為基，通過非溶劑引發相分離的加工過程中。博士生Nazia Noor與其同事制備了一個雙層的空心纖維，在其中一個均勻的多嵌段共聚物表面通過一步擠壓法，被均勻的涂覆在另一個聚合物材料支撐層上。

凈化這個詞與人類的每個基本需求息息相關，我們需要純凈的的食物、水、藥品等。要制備超潔凈的商品，凈化介質必須能夠有選擇性的去除雜質。最大限度地提高商品的凈化程度同時減少熱輸入，這仍是一個巨大的挑戰。嵌段共聚物自組裝是在純凈物與非純凈物之間形成一個選擇性的壁壘的關鍵工具。這種薄膜加工工藝，通過SNIPS，嵌段共聚物自組裝得到了加強，從而提供了一個簡單、有趣的方法，來制備膜的選擇性均孔結構。

由于共擠壓工藝容易實現且材料成本低，因此其更適合制備雙層中空纖維，但是由于均勻的多嵌段共聚物選擇層需要連接到其它聚合物支撐層上，因此雙層中空纖維加工經常會出現擠壓出來后分層的現象。在分析了Edisonian方法獲得的結果后，結合工藝參數，研究團隊發現，層之間的界面鍵合可以很好地解決層間表面不粘合的問題。為此，他們用磺酸基（-SO3H）活化了支撐層材料。

在加工中空纖維過程中，支撐層和選擇層的硫酸基和各層的基吡啶基之間通過氫鍵結合在一起。由于這個過程很微妙，其在纖維加工紡絲過程中它不會受到影響。盡管選擇層是由聚苯乙烯這樣的脆性材料連接組成，但是合成的纖維使用起來卻很穩定，不易碎裂。

Abetz教授談到，在制備中空纖維過程中，為了確保化學鍵的形成，就需要對紡絲工藝參數進行優化，并且還要保證形成均勻的接觸表面結構，這個過程是非常復雜的。但是，令人興奮的是我們做到了。

對于將從特制聚合物裁剪下來的巨型分子量過濾膜升級來說，在制備中空纖維過程中，如果我們可以采用合適的聚合物材料進行紡絲，形成支撐層，那我們就能提供更經濟、高效、堅固的過濾膜。采用原位鍵合的辦法將 PS-b-P4VP 層焊合在支撐層上，打開了升級通向高選擇性過濾膜的大門，該方法不僅僅適用于中空纖維領域，對于其他形狀領域也依然適用。

該成果已在Macromolecular Rapid Communications上發表，

原文鏈接：Isoporous membranes for superior purification

感謝素材組楊志濤提供的素材。