层层自组装聚电解质多层膜的制备及在膜分离中的应用

扼要论述了聚电解质自组装膜制备过程中电荷密度、驱动力及增长方式等对膜厚和膜结构影响的基本规律，着重介绍了近年来聚电解质自组装渗透气化膜和离子分离膜研究概况。对聚电解质自组装分离膜今后的研究工作提出了建议。     

层层自组装聚电解质多层膜的制备及在膜分离中的应用

扼要论述了聚电解质自组装膜制备过程中电荷密度、驱动力及增长方式等对膜厚和膜结构影响的基本规律,着重介绍了近年来聚电解质自组装渗透气化膜和离子分离膜研究概况。对聚电解质自组装分离膜今后的研究工作提出了建议。     

聚电解质层层自组装纳滤膜*

层层自组装技术能够方便地对膜的微观结构和组成进行调控,已在制备复合型纳滤膜方面取得了迅速的发展。本文综述了近年来用于聚电解质层层自组装纳滤膜的制备方法,种类以及影响因素。介绍了静态层层交替沉积、压力驱动自组装和电场强化自组装等三种制备方法;归纳了均聚型、共聚型和有机/无机杂化型等三类用于层层自组装纳滤膜的聚电解质的特点;讨论了聚电解质的荷电性、电荷密度和电离程度等因素对其自组装膜分离性能的影响。总结了聚电解质自组装纳滤膜在水处理和有机溶剂中物质的分离等方面的应用。同时,对提高聚电解质自组装纳滤膜的组装效率,分离性能和发展方向提出了设想和建议。     

聚电解质PDDA/PSS层层自组装膜的渗透汽化性能

采用聚电解质层层自组装(LbL)技术, 在不同盐浓度下制备了聚(二烯丙基二甲基氯化铵)/聚苯乙烯磺酸钠(PDDA/PSS) 多层自组装膜, 并用于渗透汽化性能的研究. 重点考察了组装溶液中NaCl的浓度、组装层数及操作温度对自组装膜的异丙醇脱水性能的影响. 同时, 用扫描电镜观测了不同条件下制备膜的表面形貌. 结果表明, 在高NaCl含量的聚电解质溶液中只需组装几个双层的LbL膜, 即能获得较高的分离因子和较大的通量, 并解释了该LbL膜呈现反“trade-off”现象的原因.     

两种侧链偶氮聚电解质自组装膜中生色团取向研究

用偏振紫外光谱研究了两种侧链偶氮聚电解质静电逐层自组装膜中偶氮生色团的初始取向 .讨论了不同的组装条件对自组装膜中偶氮生色团取向的影响 .进一步探讨了偶氮聚电解质自组装膜的结构特点 .研究表明 ,侧链偶氮聚电解质自组装膜中的偶氮生色团存在一定程度的面内取向 ,自组装的各种影响条件和聚合物结构等 (pH值、侧链柔性间隔基团长度、以及偶氮生色团官能度等 )与自组装膜中偶氮生色团的面内取向程度存在一定的相关性 .通过研究偶氮生色团的取向和影响因素 ,可以深入认识侧链偶氮聚电解质的自组装行为     

侧链型偶氮聚电解质自组装和膜结构研究

研究了4种侧链型偶氮聚电解质的自组装过程及其对自组装膜结构的影响.用聚电解质上的偶氮基团作为“探针”,研究了自组装过程中出现的生色团取向、解吸附和非线性增长等现象.这些侧链型偶氮聚电解质均具有较好的自组装性,但其自组装行为有很大差异.在不同的pH条件下,聚电解质的电离程度不同,导致吸附过程和自组装膜结构亦明显不同.自组装膜的增长和结构取决于体系中吸附和解吸的平衡.偶氮生色团端基的亲水或疏水性对自组装膜的增长有明显的影响.偶氮聚电解质自组装过程不同阶段出现的非线性增长现象,分别反映了基底、溶液性质和聚电解质结构等因素的影响.     

浸泡法和旋涂法对偶氮聚电解质静电吸附自组装膜结构及性能的影响

利用浸泡和旋涂静电吸附自组装技术制备了含有偶氮生色团的聚电解质薄膜,比较了两种方法在自组装膜生长机理、膜结构以及膜光学性能方面的差异.利用紫外光谱和椭偏仪检测自组装膜的生长情况,利用原子力显微镜对膜表面结构进行了表征,并用偏振激光在膜表面进行了写光栅实验.结果表明,采用浸泡法和旋涂法都可以制备出表面光滑均匀的含偶氮生色团的聚电解质自组装膜.但是浸泡法自组装膜的生长速度要比旋涂法快.在自组装膜厚度较小的情况下,旋涂法得到的自组装膜可以写出明显的光栅而浸泡法不可以.随着自组装膜厚度的增加,两种方法得到的自组装膜都可以写出明显的光栅.这些结果说明浸泡法自组装膜内部聚电解质分子的层间穿插比较严重,而旋涂法自组装膜内分子穿插要弱得多.     

端基对侧链型偶氮聚电解质自组装膜内生色团取向的影响

用偏振紫外光谱研究了 4种带有不同端基的侧链型偶氮聚电解质静电逐层自组装膜中偶氮生色团的初始取向 .讨论了不同的端基对偶氮生色团在自组装膜中初始取向的影响 .进一步探讨了偶氮聚电解质自组装膜的结构特点 .研究表明 ,侧链型偶氮聚电解质自组装膜中偶氮生色团普遍存在一定程度的沿面取向 .偶氮生色团所带端基的类型对其在自组装膜中的取向程度有较大的影响 ,这主要取决于偶氮生色团与聚阳离子基底的电荷相互作用和极性相互作用等 .对偶氮生色团在水溶液中能形成H 聚集体的自组装膜来说 ,H 聚集体对生色团取向也有一定的影响 .结果表明 ,在制备需控制生色团取向性的自组装膜时 ,要考虑生色团上的不同端基对取向的影响     

在N,N-二甲基甲酰胺/水混合溶剂中制备偶氮聚电解质自组装膜

利用静电吸附逐层自组装方法在有机溶剂N,N二甲基甲酰胺(DMF)和H2O的混合介质中制备非水溶性偶氮聚电解质自组装多层膜.研究了DMF和H2O的配比对自组装膜生长、结构与表面形态的影响.结果表明,DMFH2O的混合溶剂是非水溶性偶氮聚电解质自组装的理想介质,二者之间的配比对自组装膜的生长速度,膜的结构以及表面形态均有显著影响.随着混合溶液中DMF含量的升高,自组装膜的生长速度逐渐下降但线形生长关系越来越好,所得自组装膜中偶氮生色团的H聚集程度逐渐下降,而且自组装膜的表面越来越平整.     

智能响应与自修复的层层组装聚合物膜

具有刺激响应性和自修复功能的复合膜是重要的仿生功能膜材料.层层组装是一种基于物质交替沉积而制备复合膜的方法,可以实现膜的结构和组成的精确调控.通过结构与组成的精确调控,基于层层组装制备的微米厚度的聚电解质厚膜可以对外界刺激产生快速有效的响应,因而在制备智能仿生膜材料方面具有重要的价值.本文以作者的研究结果为基础,阐明了基于层层组装的聚电解质膜可以成功用于制备湿度和温度响应的双结构自支持膜和高效的促动器及行走机器,以及自修复超疏水和划痕修复聚电解质膜.