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浙江大学高分子科学与工程学系徐志康教授课题组在Chemical Communication发表关于“果冻”表面的可控界面聚合与聚酰胺纳米薄膜的合成成果

日期:2020-05-26 18:06

  

  近日,浙江大学徐志康教授带领的聚合物分离膜及其表界面工程研究团队在Chemical Communication上发表题为“Polyamide Nanofilms Synthesized via Controlled Interfacial Polymerization on the “Jelly” Surface”的文章,该文章的第一作者为博士生马曌宇。

     通过油相/水相界面聚合合成超薄而致密的聚酰胺纳米薄膜是制备高性能纳滤膜和反渗透膜的关键技术。传统的界面聚合反应速率极快,往往是油相中的酰氯单体一加入,水相中的胺类单体就立马与之反应,因而整个过程较难调控。另外,直接接触的液/液界面稳定性也相对较差,加入另一相时液相本体的扰动很容易造成界面的波动,从而影响聚酰胺纳米薄膜的均匀性。

     课题组在前期提出构建纳米材料中间层用于储存水相单体,从而在一定程度上调控界面聚合过程。在此基础上,马曌宇同学提出了一种利用“果冻”(琼脂凝胶)储存胺类单体、同时提供稳定反应界面的方法,使得界面聚合直接在凝胶的表面进行,并利用此类凝胶的温敏性,在反应结束后通过简单的升温使凝胶融化,得到自支撑的聚酰胺纳米薄膜。

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      研究表明,在此界面聚合的过程中,由于凝胶的非流动特性以及与胺类单体的相互作用,使得水相单体的扩散速率明显下降,从而降低了反应速率。作者通过核磁氢谱的定量分析证明了“果冻”对哌嗪扩散速率的有效抑制与对界面聚合的调控;降低了聚合反应速率后,也使得作者可通过简单的温度变化合成不同厚度和粗糙度的的聚酰胺纳米薄膜,进而估算出该界面聚合反应的表观活化能。相比于自由的液/液界面聚合,利用该方法合成的聚酰胺纳米薄膜具有厚度可调、粗糙度下降、表面负电荷增加的特点,其薄层复合膜显示出十分优异的纳滤性能。




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