温敏聚氨酯膜用于不同尺寸物质的选择性分离

摘要

通过湿法转相技术制备了温敏聚氨酯(thermal sensitive polyurethane,TSPU)膜,并用于氯化钠、甘氨酸和胶原蛋白等不同尺寸物质的选择性分离.示差扫描量热分析仪(DSC)和X射线衍射(XRD)分析表明,TSPU具有典型的嵌段结构(即软段和硬段),软段和硬段具有各自的结晶相及相态转变温度(将软段的相转变温度定义为开关温度,Ts).热台偏光显微镜观察表明,当温度低于Ts时,TSPU的软段具有较好的结晶形态,且为球晶型;但当温度超过Ts后,软段的结晶逐渐熔融、消失.运用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对TSPU膜的形貌结构进行分析,结果表明,TSPU膜的表面(层)相对致密,且具有细小的微孔结构;截面为非对称的多孔结构,这种形态结构对TSPU膜的选择渗透性起决定性作用.通过测定湿膜干燥后的质量损失来计算膜的孔隙率发现,当温度从Ts-10℃升高到Ts+10℃时,膜的孔隙率从46.7%上升到65.3%,表现出明显的温敏特性.将TSPU膜用于氯化钠、甘氨酸和胶原蛋白分离时发现,尺寸较小的物质如钠离子和氯离子在低温下即可透过,且透过通量随温度的升高而增大.而中等尺寸甘氨酸的透过通量则呈现明显的温度依赖性,即低温时(TTs),甘氨酸的透过通量明显增大,显示出了温敏特性.胶原蛋白由于分子尺寸大,即使在开关温度以上,也不能透过TSPU膜.因此,利用TSPU膜的温敏特性,可以实现胶原蛋白、氨基酸、氯化钠等不同尺寸物质的选择性分离.