呼吸图法制备蜂窝状多孔膜形貌的研究

呼吸图法是一种简单、廉价和高效的制备微纳米级规整多孔结构的方法,制得的蜂窝状多孔膜具有比表面积大,密度低,结构稳定性高,孔结构规则有序等优异特点,广泛应用于各个领域。人们基于蜂窝状多孔膜的形貌进行了大量的研究,证实了通过控制温度、湿度、溶剂、溶液浓度、聚合物结构和分子量等变量,可以对多孔膜的孔径尺寸、分布以及形貌进行调控。本文详细总结了关于获得规整均一、高度有序的单层或多层不同孔径的聚合物多孔膜。

聚乳酸蜂窝状多孔膜的形成与控制

以单一组分聚L-乳酸(PLLA)为成膜材料,利用水辅助法制备了聚乳酸(PLLA)蜂窝状多孔膜.利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察多孔膜形貌.研究溶剂、溶液浓度、环境温度和湿度等因素对所成多孔膜结构的影响.实验结果表明,高湿度环境和具有一定浓度的聚合物溶液是制备蜂窝状多孔膜的必要条件.溶剂的挥发性是形成规整蜂窝状孔结构的关键因素.环境相对湿度由43%增加到91%,PLLA多孔膜的孔径由(1.75±0.24)μm增加到(11.50±1.43)μm,且孔呈现六边形的蜂窝状结构.扫描电镜断面和AFM表明:膜表面形成了深度约为1.8μm的单层孔结构.通过控制溶液浓度、环境温度和湿度等因素来控制膜的表面形貌及其所成蜂窝状孔的大小.最佳的成膜条件为溶剂CH2Cl2,湿度75%RH,温度34℃,浓度3 wt%.讨论了蜂窝状多孔膜的形成机理.

两亲性Janus粒子在蜂窝状多孔聚合物膜上的自组装性能

采用具有两亲性的两面体(Janus)粒子实现稳定的粒子界面组装与水滴模板法自组装过程相结合的方法获得了粒子在蜂窝状多孔聚合物薄膜内壁的高效定向修饰.通过与均质粒子组装形貌的对比,证明了Janus粒子因其特殊的界面自组装活性,可以获得高粒子加量条件下的规则多孔结构,解决了使用均质粒子时存在的结构有序性和粒子修饰密度之间的矛盾.而在较低粒子加量的条件下,Janus粒子也展示出与均质粒子极为不同的组装形貌.这一方法的建立,为新型表面功能化材料的制备提供了一个新的思路.

水滴模板法制备PS-b-PHEMA/Eu配合物蜂窝状多孔膜及其性能研究

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法合成了一系列两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸羟乙酯/Eu配合物(PS-b-PHEMA/Eu配合物),通过凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和固体荧光光谱对聚合物进行了表征,并采用水滴模板法制备了PS-bPHEMA/Eu配合物蜂窝状多孔膜.研究了溶剂、聚合物浓度、聚合物分子量对蜂窝状多孔膜表面形貌的影响.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X-射线能谱仪(EDX)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)等研究了多孔膜的表面形貌和元素分布.研究结果表明,溶剂、聚合物浓度、聚合物分子量均会影响多孔膜的表面形貌,沸点较低、挥发性较强且与水不互溶的有机溶剂有利于形成规整度高、孔径大小均一的多孔膜,多孔膜的平均孔径随着溶液浓度的增加和聚合物分子量的增大而逐渐减小.FESEM-EDX分析进一步证实亲水基团(Eu配合物基团)主要分布在孔壁上,这与LSCM结果一致.多孔膜在空气中放置6个月后,原本大部分集中在孔内壁的Eu元素,出现在了膜表面,这可能是由于连接在聚合物分子链上的亲水基团随分子链的自由旋转发生了迁移.

嵌段共聚物PS-b-PtBA的ATRP法合成及其多孔膜的制备

以α-溴丙酸甲酯(MBrP)为引发剂,CuBr/五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)为催化体系,制备了出了窄分子量分布的聚苯乙烯。以PS-Br为大分子引发剂、CuBr/PMDETA为催化剂,合成两嵌段共聚物PS-b-PtBA,通过GPC、FTIR、1H-NMR、TGA进行表征。将水解后的两亲性嵌段共聚物PS-b-PAA利用呼吸图技术制备蜂窝状多孔膜。

可负载纳米金颗粒的PS-b-PEO有序多孔膜的制备与表征

采用实验室合成的结点处带有三硫酯基团的嵌段共聚物PS-b-PEO为原料,通过水滴模板法制备得到六方排列的蜂窝状有序多孔膜。比较不同溶剂,四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(CH2Cl2)、氯仿(CHCl3)、二硫化碳(CS2),对有序多孔膜的影响。采用NaBH4处理有序多孔膜,是使有序多孔膜孔的边缘出现可与金相互作用的巯基,之后通过原位制备纳米金的方法,将纳米金颗粒负载到多孔膜孔的边缘,实现纳米金颗粒的有序排列。

利用Breath Figures法制备具有蜂窝状结构的PMMA/TBT复合膜

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和钛酸四丁酯(TBT)的氯仿溶液为铸膜溶液,采用Breath Figures法制备了蜂窝状结构的PMMA/TBT多孔阵列薄膜,采用SEM、IR、XRD对制备的多孔膜进行了表征,探讨了聚合物浓度、PMMA/TBT配比以及水解抑制剂对膜蜂窝状结构的影响.实验结果表明,起始溶液浓度为20～30mg/mL,PMMA/TBT配比大于3时可以得到结构完好的蜂窝状结构.在起始铸膜溶液中添加异丙醇可以提高成膜的效果,减小蜂窝状结构的孔径.IR、XRD分析结果表明,成膜过程中TBT发生了部分水解,形成了氢化氧化钛水合物.

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.