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表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)法制备超疏水膜及其膜蒸馏应用

2021-09-10高靖霓

天津工业大学学报 2021年4期
关键词:改性

刘 振 ,高靖霓

(1.天津工业大学 材料科学与工程学院,天津 300387;2.天津工业大学 省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津 300387)

膜蒸馏(MD)是以膜冷热两侧的压力差为推动力,使用疏水膜使料液中挥发性组分蒸汽通过膜孔被收集的膜分离技术[1],与其他水处理膜技术(如反渗透)相比,其操作压力低,温度低,抗污染性佳,具备优良的潜在价值[2-3]。然而,膜污染所致的通量降低是MD 中的重要难题[3],而超疏水膜拓宽了MD 的应用领域[3-4]。当前,已开发出静电纺、相分离、化学沉积、等离子体法等超疏水膜制备法[4],然而它们或成本昂贵或制膜强度和均一性不佳[5-6],因此研发成膜结构可控性好且成本适中的制膜办法势在必行。近年来,膜改性技术不断精进,先进的聚合物刷技术将柔性功能大分子以一定作用键合在表面[7-8],已成功用于制备功能膜。而原子转移自由基聚合(ATRP)可控性佳且对杂质包容性好,是聚合物刷制备法中的佼佼者[7,9],其机理在于通过氧化还原反应使活性和休眠种间建立动态平衡[7-10],且功能强劲,可通过末端卤素的官能化反应或使用功能性单体赋予基材特殊功能[7,11],常用于制备分子质量分布很窄(分布小于1.5)的聚合物[10-11]。目前,ATRP 法构筑聚合物刷主要有“从表面接枝”(即表面引发聚合(surface induce polymerization,SI-P)及“接枝到表面”[7-8,12]2 种途径,而SI-P 法制得的刷厚度大、结构缺陷小,是主要的改性手段。当下表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在离子/质子交换、智能响应、抗污染膜等膜的制备中颇有建树[10],且已成功用于制备超疏水表面。……

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