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.     

一种偶氮聚电解质在不同pH值条件下的静电逐层自组装研究

研究了一种光响应偶氮聚电解质(PEAPE)在不同pH值条件下的自组装,重点讨论了pH值对静电逐层自组装以及对光响应性能的影响.研究表明,在所研究的pH范围内,pH值越低,越有利于生成吸光度高的自组装膜,对应的自组装膜厚度也越大.红外光谱分析表明,偶氮聚电解质在不同pH溶液中存在不同的电离情况.pH值越低,用于自组装的溶液中的聚合物链上的电荷数越少,链构象越卷曲.解释了不同pH值条件下自组装膜吸光度和厚度差别的原因.     

金属纳米颗粒-聚电解质多层膜的X射线反射率研究

用静电自组装技术制备了不同层数的Au纳米颗粒-聚电解质多层膜,用X射线反射及原子力显微镜对膜的微结构进行了表征.研究发现,当Au纳米颗粒下面的聚电解质层较薄时,膜中无清晰的界面结构;随着Au纳米颗粒下面的聚电解质层的增厚,金属-聚电解质多层膜的界面变得越来越清晰.     

羧基负离子型聚电解质与重氮树脂的自组装及自组装膜的光和热反应

带相反电荷的聚电解质的自组装,由于方法简单,对环境无污染,近年来备受重视［１～８］。以重氮树脂为聚正离子的聚电解质复合物,由于光照时重氮基分解,致使复合物的离子键转为共价键,溶解性发生重大改变,从而以重氮树脂为聚正离子的聚电解质复合物是一种新的光成像体系［９,１０］。张希等用重氮树脂与聚苯乙烯磺酸钠成功地制备了对极性溶剂稳定的自组装超薄膜［１１］。本文用羧基负离子聚电解质与重氮树脂进行自组装,并研究该自组装膜的光,热反应。羧基负离子聚电解质与重氮树脂的自组装超薄膜,文献上报道较少。１　聚丙烯酸钠…     

在非水介质中制备聚电解质静电吸附自组装膜

静电吸附自组装是近年来得到广泛研究和应用的一种制备超薄膜的方法,具有操作简单,膜厚可控等很多优点,已经被广泛应用于制备各种功能薄膜材料[1~4].通常情况下,聚电解质的静电吸附自组装都是在水中进行的.一方面,聚电解质在水中可以很容易的实现电离;另一方面,以水做介质可以避免有机溶剂的污染,尤其对模仿各种生物环境非常有利.所以自1991年Decher首先报道该方法以来,绝大多数的聚电解质静电吸附自组装是以水为介质.但是,以水做介质也常常会遇到一些困难,尤其对于疏水性(包括非水溶性)聚电解质来说.在当前研究的许多热点领域中如导电、发…     

旋光聚[乙烯-alt-R-N-(1-苯乙基)马来酰胺酸]的合成及静电自组装

以聚(乙烯-alt-马来酸酐)为原料,通过与R-(+)-α-苯乙胺的酰胺化反应,合成了一种新型的旋光聚电解质聚[乙烯-alt-R-N-(1-苯乙基)马来酰胺酸],利用红外吸收光谱、紫外吸收光谱、核磁共振氢谱和旋光度数据对其结构进行表征.聚[乙烯-alt-R-N-(1-苯乙基)马来酰胺酸]与聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)逐层静电自组装过程的紫外跟踪测试结果表明,带相反电荷的聚电解质间能够形成稳定增长的自组装膜,多层膜组装量随双层数指数增大.     

聚4-重氮基苯乙烯与聚苯乙烯磺酸钠的自组装

1991年Ｄｅｃｈｅｒ等将带相反电荷的聚电解质 ,于水溶液中交替沉积在片基上 ,制备了多层超薄膜[1] ,这种制膜方法现称为静电自组装 .它操作简单 ,无需专用设备 ;一般在水体系进行 ,对环境友好 ;静电力比范德华力强 ,使它比ＬＢ膜稳定 ,所以近年来有很大发展[2 ] .现在自组装成膜驱动力已从静电力扩展到氢键力、电荷转移相互作用、疏水相互作用等 ,用于组装的组分也从聚电解质扩展到多官能团小分子、胶体粒子、无机纳米颗粒 ,ＤＮＡ、蛋白质等生物大分子等[3～ 11] .虽然自组装膜比ＬＢ膜稳定 ,但它也不耐极性溶剂、电解质水溶液等侵蚀 .如…     

利用层层自组装技术制备聚电解质多层膜高效液相色谱固定相

以聚(乙烯-alt-马来酸)的苯乙胺衍生物与聚烯丙基胺盐酸盐为原料,通过层层自组装技术(LBL)在色谱硅胶表面交替沉积得到聚电解质多层膜高效液相色谱(HPLC)固定相;利用紫外光谱、红外光谱和元素分析研究了HPLC固定相的结构和组成.结果表明,聚电解质多层膜HPLC固定相被成功构筑在硅胶颗粒表面;制备的多层膜固定相可方便地用于6种芳香烃类及4种烷基苯类物质的分离分析.本文的研究结果说明LBL技术在制备HPLC固定相方面具有一定的应用价值.     

酞菁铜衍生物与聚电解质的自组装

用原子力显微镜研究了阿利新蓝(Alcian Blue)和聚电解质自组装膜的表面形貌结构以探讨染料小分子的静电自组装途径。并通过将氯甲基酞菁小分子挂接在高分子链上，制备了一种高分子染料，然后和聚电解质组装成一种高分子复合物。     

端羧基芳脂型超支化聚酯自组装性能的研究

利用聚电解质逐层浸渍 ( layer- by- layer dipping)法制备自组装膜是最近发展起来的进行表面改性的新方法[1～ 3] .一方面 ,从理论上来说 ,只要是带电荷的聚合物都可以利用该技术制备具有优异性能的自组装膜 ;另一方面 ,还可以通过调节溶液的 p H值和离子强度等控制阴阳离子的组装过程 ,从而控制自组装膜的内部结构和表面形态 ,为在纳米级范围内设计和控制聚合物聚集态内部结构提供了可能性 .近年来 ,具有高度支化结构的超支化分子由于具有独特的物理和化学性能而受到了广泛的关注 [4 ,5] ,但以聚电解质逐层浸渍法制备超支化分子自组装膜…     

由聚电解质自组装多层膜制备微孔薄膜

带有相反电荷的聚电解质通过静电作用交替沉积可以得到自组装多层膜,由于这种技术可操作性强,用途广泛,近十几年来已有了大量的研究．聚电解质多层膜在一定条件下可以形成纳米孔和微米孔．Fu等研究了聚丙烯酸和聚乙烯基吡啶组成的氢键自组装多层膜在碱溶液中溶去其中的聚丙烯酸后,剩下的聚乙烯基吡啶重构形成微孔薄膜．Mendelsohn等发现将聚丙烯酸和聚烯丙基胺自组装而成的多层膜浸入pH=2．4左右的溶液中可制备微孔薄膜．但这些方法并不能使强聚电解质多层膜形成多孔结构。