制备高效滤膜—超纯净商品不再是梦

材料牛注：由德国Volker Abetz 教授领导的研究团队，通过采用原位键合的办法将 PS-b-P4VP 选择层焊合在支撑层上，开启了制备高选择性过滤膜的大门。

目前，由工作于德国Helmholtz-Zentrum Geesthacht（亥姆霍兹沿海研究中心）和汉堡大学的Volker Abetz 教授带领的研究团队，首次将一种新维度引入到以均匀嵌段共聚物薄膜为基，通过非溶剂引发相分离的加工过程中。博士生Nazia Noor与其同事制备了一个双层的空心纤维，在其中一个均匀的多嵌段共聚物表面通过一步挤压法，被均匀的涂覆在另一个聚合物材料支撑层上。

净化这个词与人类的每个基本需求息息相关，我们需要纯净的的食物、水、药品等。要制备超洁净的商品，净化介质必须能够有选择性的去除杂质。最大限度地提高商品的净化程度同时减少热输入，这仍是一个巨大的挑战。嵌段共聚物自组装是在纯净物与非纯净物之间形成一个选择性的壁垒的关键工具。这种薄膜加工工艺，通过SNIPS，嵌段共聚物自组装得到了加强，从而提供了一个简单、有趣的方法，来制备膜的选择性均孔结构。

由于共挤压工艺容易实现且材料成本低，因此其更适合制备双层中空纤维，但是由于均匀的多嵌段共聚物选择层需要连接到其它聚合物支撑层上，因此双层中空纤维加工经常会出现挤压出来后分层的现象。在分析了Edisonian方法获得的结果后，结合工艺参数，研究团队发现，层之间的界面键合可以很好地解决层间表面不粘合的问题。为此，他们用磺酸基（-SO3H）活化了支撑层材料。

在加工中空纤维过程中，支撑层和选择层的硫酸基和各层的基吡啶基之间通过氢键结合在一起。由于这个过程很微妙，其在纤维加工纺丝过程中它不会受到影响。尽管选择层是由聚苯乙烯这样的脆性材料连接组成，但是合成的纤维使用起来却很稳定，不易碎裂。

Abetz教授谈到，在制备中空纤维过程中，为了确保化学键的形成，就需要对纺丝工艺参数进行优化，并且还要保证形成均匀的接触表面结构，这个过程是非常复杂的。但是，令人兴奋的是我们做到了。

对于将从特制聚合物裁剪下来的巨型分子量过滤膜升级来说，在制备中空纤维过程中，如果我们可以采用合适的聚合物材料进行纺丝，形成支撑层，那我们就能提供更经济、高效、坚固的过滤膜。采用原位键合的办法将 PS-b-P4VP 层焊合在支撑层上，打开了升级通向高选择性过滤膜的大门，该方法不仅仅适用于中空纤维领域，对于其他形状领域也依然适用。

该成果已在Macromolecular Rapid Communications上发表，

原文链接：Isoporous membranes for superior purification

感谢素材组杨志涛提供的素材。