呼吸图案法制备高分子有序多孔膜的研究进展

主要综述了呼吸图案法制备高分子有序多孔膜的国内外研究进展,分析了多孔膜的形成过程和机理;着重讨论了环境湿度、非水气氛、溶剂种类、聚合物浓度、温度、基底和聚合物结构等因素,对呼吸图案法制备有序多孔膜的形貌和孔径尺寸的影响;分析了呼吸图案法制备有序多孔膜的改进方法以及有序多孔膜的应用,并对其未来的发展提出了展望。有序多孔膜的形成机理、纳米级小孔径的制备、大面积有序多孔膜的制备以及多孔膜智能化,将是呼吸图案法制备高分子有序多孔膜的主要研究方向。

呼吸图案法制备蜂窝状有序多孔薄膜及其功能化应用

呼吸图案(BF)法是一种制备微纳米级规整多孔结构的简单、廉价和高效的方法,它以水滴为模板,通过水滴有序排列得到蜂窝状有序多孔结构,其孔的形貌可以通过选择不同的成膜材料和成膜环境等条件得到控制,所以在分离膜、模板、响应性表面、催化剂、光电材料等研究领域有广阔的发展前景.但是,到目前为止,人们发现由于成膜条件的不同,多孔膜的孔形貌受多种因素影响,规整多孔膜形貌的控制机理还不是很明确,没有一个统一的结论.本文结合本课题组所做工作及近五年来国内外呼吸图案法制备蜂窝状有序多孔薄膜的研究成果,对多孔薄膜的形成过程及其影响因素、多孔膜的功能化及应用等方面进行了归纳总结,试图揭示孔的形成及孔形貌的调控等相关规律,希望对后续的进一步研究与应用奠定基础.

利用呼吸图案法制备聚(苯乙烯-b-丙烯腈)有序多孔薄膜

以自制的聚(苯乙烯-b-丙烯腈)(PS-b-PAN)嵌段共聚物为成膜材料,采用呼吸图案法制备了有序多孔薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜形貌进行了分析,研究了聚合物浓度、溶剂种类及共聚物结构对薄膜结构的影响.结果表明,薄膜表层为多孔结构,且孔为圆形、以六方阵列形式排列;薄膜表层下面是蜂窝状结构.以三氯甲烷(CHCl3)为溶剂时,在较高浓度下制备的薄膜表层孔间距较大,蜂窝结构尺寸较小,且形成了多层结构.与CHCl3为溶剂时相比,挥发速度较快的二硫化碳(CS2)作溶剂时制备的多孔薄膜有序性较好,薄膜表层孔径和孔间距均较大,蜂窝结构尺寸较小.以没有PAN链段的聚苯乙烯大分子引发剂(PS-Cl)为成膜材料时,制备的薄膜表层没有形成多孔结构,而是形成了窝状结构.同时,通过对薄膜表层晕的研究证明了多孔薄膜表层缺陷是由水滴处于液膜下较深的位置造成的.

呼吸图案法制备聚苯乙烯有序多孔膜

有序多孔膜是一种可以应用于众多领域的功能性材料,建立简单、低廉和安全的制备方法能够强有力地推进多孔膜材料的广泛利用.本文用水作为模板剂,以溶解于甲苯的工业通用级聚苯乙烯(PS,PG-22)溶液为成膜材料,利用呼吸图案法成功地制备出多孔膜,并采用扫描电镜(SEM)对所制的多孔膜形貌进行了观察,分别研究了动态和静态气氛、制膜液用量、质量浓度、环境湿度等条件对孔径大小和分布的影响.结果表明,制备有序多孔膜的适宜条件为:在环境温度25℃和用甲苯为溶剂时,聚合物质量浓度为25 mg/m L,用量0.8 m L,环境湿度85%(相对湿度),并保持静态气氛.采用聚苯乙烯溶液多次涂覆方法可以增加多孔膜厚度,有利于提高其机械强度,也为有序多孔碳材料的制备奠定了基础.

蝌蚪型POSS嵌段共聚物多孔膜制备及其疏水性能

针对传统疏水整理方法存在高温处理、对设备要求高、织物固有属性降低等缺点,以蝌蚪型倍半硅氧烷(POSS)嵌段共聚物为成膜材料,通过呼吸图案法制备有序排列的多孔膜。以硅片为基底,优化溶剂种类、共聚物质量浓度、成膜温度及成膜时间,得到孔径均匀的多孔膜,对其表面疏水性能进行测试。以棉织物为基底,优化共聚物质量浓度制备多孔膜,测试其表面疏水性能。结果表明:蝌蚪型POSS嵌段共聚物在硅片表面成膜最佳工艺条件为溶剂三氯甲烷,共聚物质量浓度30 mg/mL,温度80℃,时间60 s,在此工艺条件下多孔膜水接触角为117.8°,具有疏水性能;以棉织物为基底,通过呼吸图案法在棉织物表面制备多孔结构,共聚物质量浓度为60 mg/mL时,其表面水接触角为154.0°,孔的结构规整性最好且达到超疏水;在相同质量浓度条件下水接触角较浸渍-烘干法高15°左右。

蜂窝状图案膜的应用研究进展综述

呼吸图案法(BF)是一种简单、有效的构筑蜂窝状图案膜的方法,所制备的蜂窝状图案膜在微模板、细胞培养、超疏水表面、分子识别与检测、分离过滤、光学器件等领域具有广泛地应用前景。本文对于蜂窝状图案膜的应用研究的最新进展进行了综述,并对蜂窝状图案膜的研究前景进行了展望。

智能蜂窝状有序多孔薄膜：体系构建、响应性能及应用探索

蜂窝状有序多孔膜是一种典型的具有微、纳米尺寸的图案化高分子薄膜材料,在超疏水表面、光电材料、组织工程、生物医学、传感器等领域都具有良好的应用前景。表面形貌或性质具有可逆刺激响应特性的智能型多孔膜不仅拥有常规多孔膜的性能,而且还拥有独特的“开-关”功能,因此受到广泛关注。本文回顾了智能有序多孔膜近年的研究进展,重点对其体系构建、响应方式、机理、性能和相关应用进行了归纳与分析,评述了不同刺激响应多孔膜的特点及优劣势,探讨了智能多孔膜的优化设计及提高响应性能等问题,指出了目前面临的挑战,并展望了未来的发展方向。

聚苯乙烯/螺吡喃多孔膜的制备及其性能研究

以聚苯乙烯为聚合物,螺吡喃为光热响应添加物,利用静态呼吸图案法,成功制备得到蜂窝状有序多孔膜。由于螺吡喃的引入,此薄膜具有优异的光、热和酸响应性。同时,制膜条件如湿度、聚合物浓度和表面活性剂浓度等均会对薄膜的结构产生显著的影响,进而影响其光热响应和酸响应速率。

蝌蚪型POSS接枝含氟丙烯酸酯类杂化聚合物多孔膜的制备研究

以本实验室合成的3种结构的蝌蚪型POSS杂化聚甲基丙烯酸三氟乙酯（POSS-PTFEMA）、POSS杂化聚甲基丙烯酸三氟乙酯嵌段共聚聚甲基丙烯酸甲酯（POSS-PMMA-PTFEMA）及POSS杂化聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚聚甲基丙烯酸三氟乙酯为成膜材质，利用呼吸图案法制备规整结构的蜂窝状聚合物多孔薄膜.利用扫描电镜（SEM）对薄膜表观形貌进行观察，分析了孔形貌的影响因素，并研究了多孔膜的疏水疏油性和耐温性.研究表明，以氯仿为成膜溶剂，3种不同结构的杂化聚合物均可以在较大的浓度范围下（5-30 mg/mL）制备规整的杂化聚合物多孔膜，膜的孔径随聚合物浓度的增大而增大；聚合物POSS-PTFEMA由于化学结构中含有最多的TFEMA结构单元，其规整性最好；相对疏水的硅片也有利于这类疏水的聚合物多孔膜的制备.所形成的多孔膜具有良好的耐温性能和疏水拒油性，其对水接触角介于98°-116°之间，对正十二烷的接触角则介于43°-66°之间.