嵌段聚合物胶束组装成膜过程及微观结构控制

发布时间：2020-06-02 09:04

【摘要】：本文以嵌段聚合物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸(PS-b-PAA)为成膜材料,采用自组装与溶剂诱导相分离方法制备具有明显组装结构的聚合物多孔膜。本文采用添加剂实现对膜结构的调节和控制。首先,研究了几种小分子添加剂(如:甲醇,乙醇,正丙醇和水)对嵌段聚合物的成膜过程和微观结构的影响。得出了添加剂对聚合物膜的直径、孔隙率、水通量的调控规律。发现添加剂的介电常数能影响胶束的直径大小:较小介电常数的添加剂,能形成较大的胶束直径。共聚物膜的孔隙率跟胶束的直径有关,直径越大,孔隙率越大,从而导致较大的水通量。此外,孔隙率还跟铸膜液中残留的溶剂的量有关:蒸发时间越短,添加剂的挥发性越小,溶剂残留量越多,导致较大的孔隙率。本实验最后探究了不同添加剂,不同停留时间制作的聚合物膜对溶菌酶的吸附规律,发现制备的膜对溶菌酶的吸附量最大能达到188.8 mg/cm~3。其次,探究了不同分子量的聚乙二醇(PEG)作为添加剂时对PS-b-PAA成膜的影响。发现当PEG分子量增加到8000 g/mol、20000 g/mol时,扫描电子显微镜观察到膜表面的组装结构受到显著影响,有明显未组装结构存在。傅立叶红外光谱分析仪、核磁共振发现造成这一结果的原因在于PEG在膜中的残留。本研究探究了PEG300对聚合物膜的机械性能的影响。发现PEG300的浓度增加,导致孔隙率增加,机械强度减小。使用CO_2为驱动力,发现膜具有CO_2响应性,并且这种响应性与压力相关,而且是可逆的。利用这一性质实现了对纳米金颗粒的截留。
【图文】：

浙江工业大学硕士学位论文 第一章 绪论表面具有分离层的微孔和起支撑作用的下表面结构。通过 SNIPS 方法制造膜的结构特点直接加强了膜性能[16]，，这些膜有序的多孔形态和单分散性有利于实现高渗透性和高分离精度[8]。另外嵌段聚合物能组装成确定的结构[24]，因此他们可以提供多种纳米结构，导致孔径可控[23, 25]。图 1.2-1 为嵌段聚合物膜制备过程示意图。

图 3.2-1 嵌段聚合物的 NMR 和 GPC 表征数据Figure 3.2-1 NMR spectra and GPC results of synthesized block copolymers图 3.2-1（a）为不同聚合时间条件下合成聚合物 PS-b-PAA 的核磁谱图。如图上所标，W6.3-7.1ppm 为苯环上的三类氢吸收峰，W2.1-2.3ppm 为聚丙烯酸主链上的氢吸收峰。通过吸收峰峰面积的比计算出嵌段共聚物的分子量。结果如表3.2-1 中 Mnb。本文中选用的嵌段聚合物的分子量为表中的 3 号共聚物，通过核磁测出来的分子量为 Mnb=39330 g mol-1。将合成的聚合物使用 GPC 测量其分子量。如图 3.2-1（b）为不同聚合时间的共聚物的 GPC 数据，使用 GPC 测得的分子量呈单峰分布，分子量数据见表 3.2-1。本文实验使用的 3 号嵌段聚合物，通过 GPC 测得的分子量 Mna=38420 g mol-1。嵌段共聚物中聚丙烯酸（PAA）嵌段在整个共聚物中的质量占比为 14.8。3.2.2 空白膜的表征
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O631;TB383.2

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本文编号：2692925