界面聚合

摘要： 传统聚合物膜由于受到渗透通量与选择性的权衡关系的制约,严重阻碍了其在液体分离领域的进一步发展和应用。共价有机框架(covalent organic framework,COF)作为一类新兴的结晶多孔材料,在开发具有快速分子/离子传输和精准筛分领域具有很大的前景。从COF膜结构和表面理化性质出发,讨论了COF的孔径、稳定性、亲疏水性以及表面电荷对COF膜结构与性能的影响,并阐述了这些性质在膜分离过程中的重要作用,同时深入探讨了COF膜结构与功能之间的内在联系;简述了调控COF特性以优化膜性能的方法,主要包括筛选/预先设计单体合成COF膜和对COF膜进行合成后修饰的策略。此外,重点介绍了多种先进COF膜的制备策略:共混、原位生长、真空辅助过滤和界面聚合等,并且综述了COF膜在海水淡化、污水处理、有机溶剂纳滤和渗透能量转换等领域的最新研究进展。最后,从膜材料的制备与商业化需求等方面,指出了当前COF膜所面临的挑战、机遇和未来发展趋势,为新型功能性COF膜的“按需设计”提供了一定启示,并为COF膜在液体分离领域的发展和应用提供参考和借鉴。

摘要： 以相转化法制备PVDF基膜,通过IRMOF-3@PAA复合材料实现对其亲水改性,并采用界面聚合方法成功制备IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜。用FT-IR、SEM和AFM等测试手段对IRMOF-3@PAA改性PVDF膜及复合纳滤膜的表面基团、微观结构进行了表征,用静态水接触角和Zeta电位对膜的亲水性及荷电性进行了测试,并考察了IRMOF-3@PAA复合材料的改性对IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜纯水通量及脱盐性能的影响。结果表明,通过IRMOF-3@PAA的改性,PVDF膜的亲水性显著提高,水接触角从71.55°降低至23.43°,IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜的聚酰胺分离层结构更加致密、完整。虽然复合纳滤膜的荷电性较未改性的膜并未发生显著改变,但IRMOF-3@PAA/PVDF复合纳滤膜的脱盐性能显著提升,对MgSO_(4)可以达到93%以上的截留率,并且随着IRMOF-3@PAA添加量的增加,复合纳滤膜对Na_(2)SO_(4)的去除率也逐渐增加,最高可达到94.16%。

摘要： 近日,从中国科学院大连化学物理研究所传出消息,该所杨维慎研究员、彭媛副研究员团队开发出一种新型有机框架(MOFs)材料,实现了氢气和二氧化碳的高精度分离。研究团队通过设计一种简便的原位生长结合限域界面聚合制备的新策略,提出了软-固态型无缺陷金属—有机框架(MOFs)复合分离膜新概念,实现了尺寸差异极小的氢气和二氧化碳高精度分离。该新型MOFs材料性能远超迄今为止报道过的所有MOFs基分离膜,为创制具有工业应用前景的MOFs基膜开辟了一条全新道路。

摘要： 目的提出一种静电喷印辅助界面聚合法制备纳米纤维复合膜实现海水过滤的方法。方法通过在静电喷印聚丙烯腈(Polyacrylonitrile,PAN)纳米纤维基底上进行界面聚合,将哌嗪、三甲酰氯和聚醚胺(Polyether Amine,PEA)聚合在聚丙烯腈纳米纤维基底上。首先将PAN纳米纤维基底在水相溶液中浸泡,均匀吸附基材表面的哌嗪和PEA,用滤纸吸干多余的水溶液,然后将有机相三甲酰氯引入PAN基底表面,与水相进行反应,制备了具有良好过滤性能的纳米纤维复合膜(Thin Film Nanofiltration Composite,TFNC),研究了PEA浓度对TFNC复合膜过滤性能的影响。通过场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪和Zeta电位仪,表征了复合膜的微观形貌、界面聚合反应、亲水性和荷电性。选用4种无机盐通过死端过滤装置系统对TFNC膜的过滤性能进行测试。结果PAN溶液能够在滚筒表面静电喷印形成均匀的膜表面结构。在20 kV静电高压下,纺丝质量分数为8%的PAN透明溶液所制备的薄膜表面光滑。当PEA的质量分数4.5%时,TFNC复合膜的接触角最小,为47.5°。经过4种无机盐的过滤性能测试发现,在25°C、0.4 MPa条件下,当PEA的质量分数为3.0%时,该膜的水通量可达41.5 L/(m^(2)·h),对NaCl的截留率较低(18.6%),但对阴离子染料MYB的截留率最高(达95.4%)。结论静电喷印辅助界面聚合法能够简单有效地制备纳米纤维复合膜,且获得光滑、均匀的亲水性表面,通过改变PEA的浓度可调节复合纳滤膜的分离性能,有效地去除海水中的盐分,具有极强的开发潜力。

摘要： 以间苯二磺酰氯(BDSC)为有机相单体、二胺和多胺类化合物为水相单体,通过界面聚合法在聚乙烯(PE)微滤膜上制备了聚磺酰胺(PSA)/PE渗透汽化复合膜。经配方和工艺优化,确定了PSA/PE复合膜的制备条件为:将聚乙烯亚胺(PEI)与间苯二胺(MPD)以5∶1的质量比共混作为水相单体,将PE膜直接浸润到水相中,然后浸入含有0.5%BDSC的有机相中进行界面聚合反应。测定了在优化条件下制备的PSA/PE复合膜的渗透汽化脱盐性能和耐酸性,结果表明:在料液为3.5%NaCl水溶液、温度为75°C的条件下,PSA/PE复合膜的水通量为35.1 kg/(m^(2)·h),截盐率达99.85%;在20%H_(2)SO_(4)溶液中浸泡6个月后,其脱盐性能不变,化学结构稳定。

摘要： 选择具有良好亲水性和线性结构特征的1,3-二[三(羟甲基)甲氨基]丙烷(BTP)与哌嗪(PIP)共同组成水相单体,与均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合合成复合纳滤膜.利用ATR/FTIR、SEM和接触角测定仪等手段对合成的复合纳滤膜进行表征,并考察水相单体中BTP含量对纳滤膜渗透分离性能和亲水性的影响.结果表明,BTP被成功引入到聚酰胺分离层中,随着水相单体中BTP含量的提高,聚酰胺分离层厚度和水通量都有所增加,但对无机盐的截留性能下降.最佳的水相组成为:PIP质量分数为0.4%,BTP质量分数为0.6%,此时复合纳滤膜的纯水渗透系数为105 L/(m^(2)·h·MPa),达到原膜的1.54倍,对Na_(2)SO_(4)、MgSO_(4)、MgCl_(2)和NaCl的截留率分别为97.3%、91.4%、40.7%和31.7%.

摘要： 中国科学院大连化学化学物理研究所无机膜与催化新材料研究组(504组)杨维慎研究员、彭媛副研究员团队通过设计一种简便的原位生长结合限域界面聚合制备的新策略,提出了软-固态型无缺陷金属-有机框架复合分离膜(soft-solid metalorganic framework composite membrane,MOF SSCM)新概念,实现了尺寸差异极小的H2/CO_(2)高精度分离,性能远超迄今为止报道过的所有MOF基分离膜,具有广阔的应用前景.

摘要： 疏松纳滤(Loose nanofiltration,LNF)是近几年发展迅速并得到大量研究的一种纳滤分离技术。LNF膜是一种具有纳滤(NF)和超滤(UF)边界孔径的膜,可以在较低的压力下应用且具有较高的选择性,应用前景广阔,尤其在生物质和废水资源化方面表现出明显的优势,是目前的研究热点之一。介绍了近年来关于LNF膜在运行机理、制备方法和应用范围等方面的研究进展;重点介绍了目前LNF膜的制备方法,这些方法主要是通过提升膜表面的亲水性来提升膜的分离性能。主要包括最基本的制备方法(相转化法、界面聚合法),以及在此基础上发展起来的贻贝启发沉积法、有机无机杂化法等,并阐述了根据不同的应用环境,针对性地采用不同方法所制得膜的性能特点及其优势。由于不断提升的标准和越来越注重的资源循环需求,LNF膜在资源回收和废水处理领域都展现出了不俗的表现。最后结合LNF膜近年来的研究进展,对其未来的研究方向和应用前景进行了展望,为未来疏松纳滤膜的性能提升和应用提供参考。

摘要： 以聚砜超滤膜为支撑层,利用间苯二胺和三甲酰氯发生界面聚合反应,制备出聚酰胺反渗透复合膜。用聚乙烯亚胺(PEI)通过连续界面聚合法对反渗透膜进行抗菌性能优化改性。通过探究PEI反应参数对膜性能的影响,确定了优化改性的最佳参数,对改性膜的分子结构、表面性能以及膜性能进行了研究。结果表明,当PEI反应的质量分数为2%,反应时间为60 s,热处理为100°C和5 min时,改性膜的性能最好。膜表面的亲水性和荷电性的双重提升有助于膜性能的提高。与原膜相比,所制备膜的截留率由96.6%提升至98.9%,水通量由35.7 L/(m^(2)·h)增加到49.9 L/(m^(2)·h);选用革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性葡萄球菌对膜抗菌性能进行了评价,所制备的膜对2种细菌的抑菌率分别可达95.8%和96.3%,通过PEI改性实现了膜分离性能和抗菌性能的同步提升。

摘要： 本文采用以盐酸溶液为水相、四氯化碳为有机相的界面聚合法,通过向水相中分别引入具有非对称结构的甲醇和乙醇,以及具有对称结构的异丙醇和丙三醇作为共溶剂,成功制备出聚苯胺纳米纤维。采用场发射扫描电镜、紫外可见光谱和傅里叶红外光谱对其形貌和结构进行了表征分析,并通过循环伏安测试、恒流充放电测试和交流阻抗测试着重研究了不同共溶剂在酸性电解液下对聚苯胺纳米纤维储能性能的影响。研究表明:共溶剂的引入能够提高聚苯胺的质子化程度,有利于改善电化学性能。其中,以具有对称结构的异丙醇为共溶剂所制备的聚苯胺纳米纤维具有最低的电化学阻抗,在5 mV·s^(-1)的扫描速率下的比电容值达928.6 F·g^(-1),500次循环后比电容保留率为62.2%,展现出最高的储能性能。

摘要： 界面聚合为多相反应过程,已成功应用于反渗透膜和纳滤膜的工业生产过程,同时在气体分离膜制备过程中也表现出极大的应用前景.该过程反应速率快,成膜机理复杂,涉及多尺度结构.目前,人们对于界面聚合成膜过程微观机理的认识远未成熟,导致难以实现对该过程的精准调控.深入探讨界面聚合成膜过程的介科学问题,对深入认识该过程微观作用机制和实现该过程的有效控制具有重要意义.本文结合量子化学方法和分子动力学方法对界面聚合成膜过程初期介尺度结构进行研究,模拟了单体到二聚体的反应过程中成键断键情况和弱相互作用变化,通过量子化学计算得到了反应速率常数随温度变化关系.本文研究对后期研究三聚体、多聚体和高聚物,深入揭示介于单体/聚合物膜之间的物相和界面聚合过程微观成膜机理等具有重要意义.

摘要： 针对界面聚合(IP)成膜过程极快,反应和扩散耦合作用复杂等问题,设计出分子层层沉积(molecular layer-by-layerdeposition,mLbL)制膜方法模拟IP成膜过程.mLbL制膜极大弱化了单体扩散.因而,研究mLbL成膜过程能间接推断反应机制对IP成膜的影响.通过改变单体浓度探究反应物的量对成膜过程的影响,改变沉积层数探究成膜进度.本文选用IP制膜常用单体间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC).通过改变单体摩尔浓度配比(MPD/TMC)和沉积层数,对mLbL成膜过程进行了研究.构想了mLbL成膜过程,MPD单体一方面与TMC在水平方向的官能团反应,另一方面可沉积在膜上方与TMC的官能团反应.推测了反应机制对IP膜生长的影响:弱化IP过程单体的扩散,有利于形成表面光滑膜;单体浓度配比高可加快成膜进度;反应进行到一定程度,IP膜形成致密网状聚酰胺结构,膜表面润湿性和化学组成不再发生显著变化.

摘要： 以相变石蜡为芯材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂,采用界面聚合方式制备双层莆热保温微胶囊.其外壳层为甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和二乙烯三胺(DETA)反应形成的聚氨酯壳层,内壳层为TDI和聚乙二醇1000 (PEG-1000)反应形成的聚脲壳层.采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、激光粒度分布仪、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)等分别对微胶囊的表面形态、热性能做了研究和分析.结果表明,所制备的双层微胶囊颗粒分布均匀,相变温度31.16°C,相变热82.6693J/g,双层蓄热保温微胶囊热稳定性比较好.

摘要： 以相变石蜡为芯材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂,采用界面聚合方式制备双层蓄热保温微胶囊.其外壳层为甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和二乙烯三胺(DETA)反应形成的聚氨酯壳层,内壳层为TDI和聚乙二醇1000(PEG- 1000)反应形成的聚脲壳层.采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、激光粒度分布仪、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)等分别对微胶囊的表面形态、热性能做了研究和分析。结果表明,所制备的双层微胶囊颗粒分布均匀,相变温度31.16°C,相变热82.6693J/g,双层蓄热保温微胶囊热稳定性比较好。

摘要： 为了摸索界面聚合法制备阿维菌素微胶囊悬浮剂的方法,探索了以水为反应介质的界面聚合法制备壁材为聚脲的阿维菌素微胶囊悬浮剂的实验方法,研究了乳化剂的种类,分散剂的种类,壁材的用量、搅拌速度,界面聚合时间等因素对微胶囊的粒径和包覆率的影响.结果表明:选用甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙二胺作为壁材,聚合时间为4h,搅拌速度为1000r/min,乳化剂选择0P-10,GY—DS02:GY—D05=3:2作为分散剂,可制得平均粒径2μm,包覆率在90%以上的微胶囊.

摘要： 本研究通过界面聚合的方法在水相中加入不同配比的氧化石墨烯制备出氧化石墨烯改性TFC膜，研究其对三种PPCPs目标有机物：利血平、诺氟沙星和盐酸四环素的去除。运用傅里时变换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显徼镜和接触角等手段对TFC膜进行表征。制备的GO-TFC膜相较于纯聚酰胺(PA)膜而言，在保证污染物截留的情况下表现出了更高的水通量。同时GO改性的TFC膜对PPCPs的去除受pH值、离子强度和有机污染影响较小。GO的引入改变了膜的亲水性、表面形貌和表面电荷，从而较好地提高了膜的抗污染性。本研究提供了理解不同PA/GO膜的基础并显示出此类膜在水处理工业中的巨大潜能。

摘要： 介绍了尼龙66熔融聚合、固态聚合和界面聚合等聚合技术的研究状况,分析总结了相关的研究思路和手段.以工业化应用转化为目标,指出熔融聚合单线产能提升有限,但工艺成熟稳定;固态聚合和界面聚合基础研究不足、但具有节能降耗和安全环保特征.针对我国尼龙66聚合技术研究和工业生产的实际,建议尼龙66聚合技术的研究:在借鉴先进的数学和计算机手段以及在现有工艺流程的基础上,进行模型化研究和过程强化技术开发并采用工业运行数据修正模型,借此指导工业生产和技术研究.

摘要： 随着反渗透膜应用领域的扩大,面对越来越复杂的水质情况以及越来越严格的水质要求,对反渗透膜的化学耐久性提出了更高的标准。我们进行了多方面反渗透膜技术的研究与开发,最新反渗透膜——拓夫TM(TOUGHTM)便是成果之一.本文介绍该款反渗透膜使用的分子设计技术以及精密界面聚合技术,并通过实验数据直观说明了其化学耐久性,还举例说明了其应用情况。

摘要： 本文采用了一种脂肪族的二胺为水相单体，通过界面聚合的方式与有机相中的酰氯单体反应生成脂肪族聚酰胺的纳滤膜。研究并观察了反应的各项条件对所成纳滤膜的性能的影响，并对各种不同组成的盐的截留效果进行了测试。

摘要： 本文以四乙烯五胺(TEPA)为水相单体和均苯三甲酰氯(TMC)的ISOPARG 溶液，通过油水界面聚合在聚砜支撑膜表面形成一层超薄的聚酰胺类脱盐层。探讨了 TEPA 浓度、TMC 浓度、交联温度等制备条件对纳滤膜性能的影响。

摘要： 本发明涉及热特性优秀且适合于凝胶聚合物电解质的基质的等离子体聚合物薄膜的制备方法及通过所述方法制备的聚合物薄膜和适用所述聚合物薄膜的凝胶聚合物电解质和二次电池，更详细地，涉及通过等离子体聚合制备聚合物薄膜的方法及通过所述方法制备的聚合物薄膜和适用所述聚合物薄膜的凝胶聚合物电解质和二次电池，所述聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，向液态聚合物单体界面施加等离子体以进行聚合。

摘要： 本发明有关于一种如式(I)所示的可聚合型界面活性剂：R1代表碳数为8至13的具有支链结构的烷基、碳数为2至5的烯烃基、苯基、邻苯基苯基、苯乙烯化苯基或苯乙烯化邻苯基苯基。S1代表单键或烷氧链段，且S2代表烷氧链段。此些烷氧链段分别是由至少一烷氧基所组成，且烷氧基选自于由乙氧基、丙氧基、丁氧基以及上述的任意组合所组成的一族群。于S1或S2中，烷氧基的个数分别为1至100。R2代表碳数为1至4的烷基、苯基或甲苯基。R3代表碳数为2至4的烯基。R4代表氢原子或阴离子基团。x代表0至3的整数，且y代表1至3的整数。所制得的可聚合型界面活性剂具有较小的胶化浓度差值。

摘要： 本发明提供一种使单体聚合从而在固体颗粒材料表面上形成聚合物的方法，所述方法包括：提供所述固体颗粒材料在连续的亲水性液相中的分散体，所述分散体包括亲水性RAFT剂作为所述固体颗粒材料的稳定剂，所述连续的亲水性液相包含一种或多种烯键式不饱和单体；在所述亲水性RAFT剂的控制下使所述一种或多种烯键式不饱和单体聚合，从而在所述固体颗粒材料的表面上形成聚合物。

摘要： 本发明涉及热特性优秀且适合于凝胶聚合物电解质的基质的等离子体聚合物薄膜的制备方法及通过所述方法制备的聚合物薄膜和适用所述聚合物薄膜的凝胶聚合物电解质和二次电池，更详细地，涉及通过等离子体聚合制备聚合物薄膜的方法及通过所述方法制备的聚合物薄膜和适用所述聚合物薄膜的凝胶聚合物电解质和二次电池，所述聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，向液态聚合物单体界面施加等离子体以进行聚合。

摘要： 一种三元正极材料与固态电解质界面间功能纳米界面层构筑的制备方法，该方法通过在三元正极材料的表面上构筑芳族聚酰胺纳米界面层，改善高能量密度三元正极材料和固态电解质界面的兼容性。在电池工作过程中，纳米界面层能够改善固‑固界面接触润湿性和缓解界面间副反应。合成步骤主要分为两步，第一步：通过流变相高能球磨的方法制备具有二维结构的芳族聚酰胺；第二步：通过液相物理化学吸附的方法在商用三元正极材料表面构筑功能纳米界面层。本发明改性的商用三元正极材料与未改性的磷酸铁锂相比其电化学性能显著提升。同时，该工艺操作简单，适合工业大规模生产。

摘要： 本发明有关于一种如式(I)所示的可聚合型界面活性剂：

摘要： 本发明涉及一种界面聚合反应的表征方法及界面聚合反应的表征装置。上述界面聚合反应的表征方法包括以下步骤：提供承装有第一混合溶液的反应室；向反应室中通入第二溶剂，以使第二溶剂流经第一混合溶液的液面；检测反应室的不同深度处的初始反射光强，计算交界面的位置；向反应室中通入第二混合溶液，以使第二混合溶液流经第一混合溶液的液面，同时检测反应室的不同深度处的实时反射光强；根据交界面的位置和不同深度处的实时反射光强，计算不同相对深度处的实时反射光强；及建立每个相对深度处的反射光强与时间的关系曲线。上述界面聚合的表征方法能够采用原位表征技术、准确获取界面聚合薄膜成膜过程的信息。

摘要： 本发明公开了一种导电聚合物的界面聚合法：将聚合物单体和支持电解质分别溶于两种互不相溶的溶剂中，形成液液界面，并将工作电极直接插到此液液界面，辅助电极和参比电极放于溶有支持电解质的溶液中，利用电化学手段进行电化学聚合。本发明方法制备的聚合物不溶于任何一相，具有一定机械强度并可自支撑于液液界面，这就易于实现产物的分离和纯化，有实现大规模生产的潜力。

摘要： 本发明涉及一种界面聚合反应的表征方法及界面聚合反应的表征装置。上述界面聚合反应的表征方法包括以下步骤：提供承装有第一混合溶液的反应室；向反应室中通入第二溶剂，以使第二溶剂流经第一混合溶液的液面；检测反应室的不同深度处的初始反射光强，计算交界面的位置；向反应室中通入第二混合溶液，以使第二混合溶液流经第一混合溶液的液面，同时检测反应室的不同深度处的实时反射光强；根据交界面的位置和不同深度处的实时反射光强，计算不同相对深度处的实时反射光强；及建立每个相对深度处的反射光强与时间的关系曲线。上述界面聚合的表征方法能够采用原位表征技术、准确获取界面聚合薄膜成膜过程的信息。

摘要： 本实用新型涉及一种用于界面聚合制备导电聚合物复合织物的装置，所述装置包括外反应槽（1）和内反应槽（4），外反应槽（1）为中部留有安装口的封闭反应器，安装口大小与内反应槽相匹配；内反应槽（4）可调节固定于外反应槽（1）的安装口上；织物（3）预先固定于内反应槽（4）下方，织物（3）表面与外反应槽中的溶液（2）液面平齐。本实用新型可以使织物始终位于两种溶液的界面，确保了界面处聚合反应析出的导电聚合物能均匀地沉积在织物表面。