界面聚合制备分离膜的材料选择与制备方法

2 界面聚合
界面聚合：在两种互不相溶，分别溶解有两种单体的溶液的界面上（或界 面有机相一侧）进行的缩聚反应叫做界面聚合。 反应所得到的聚合物不溶于溶剂，在界面中析出。
界面聚合的发展史
第一篇界面聚合的报道出现于1898年，Einhorn用对苯二酚的水溶液和光气的 甲苯溶液反应制备聚碳酸酯。 1959年，Morgan等第一次详细地比较了传统的熔融聚合和界面聚合，认为界 面聚合不需要两单体的化学计量平衡，高分子量聚合物甚至在较低的转化率和 较低的温度下，很短时间就可以得到。 Cadotte等于1972年首次采用界面聚合反应制得复合膜
界面聚合制备分离膜 界面聚合制备分离膜的材料 常用的活性单体有多元胺、多元醇、多元酚和 多元酰氯等。其中,多元胺、多元醇和多元酚可溶于 水相,多元酰氯则可溶于有机溶剂(油) 相,反应后分别 形成聚酰胺、聚酯、聚脲或聚氨酯等聚合物皮层。 其中聚酰胺膜是界面聚合法制备复合膜中最常见的, 也是最早工业生产的膜。
4 优点与缺点 界面聚合制备分离膜的优点
（1）反应具有自抑制性，可制成厚度小于50 nm极薄的膜， 这是因为初始膜的形成会阻碍水相单体向反应区扩散； （2）反应在两相界面处进行，对反应物的纯度没有特别要 求； （3）界面聚合生成的聚合物膜缺陷较少，这是由于反应具 有自抑制性和自密封性； （4）界面聚合膜的分离层与支撑层之间存在一分离层/支撑 层互嵌的界面区，使得分离层与支撑层结合得较为牢固； （5）界面聚合膜能够较容易放大到工业规模。
界面聚合制备分离膜
界面聚合制备分离膜的材料
常用的芳香多元胺有：苯二胺 ( 如邻苯二胺 、间苯二胺等) 及其衍 生物，以及合成的新型多元胺。 常用的脂肪多元胺有：二乙烯三胺、三乙烯四胺等。 哌嗪或其衍生物也是界面聚合中常用的水相单体。 大分子的多元胺也可用作界面聚合 的单体，聚乙烯亚胺就是常用的 一类 。 进行界面聚合的水相单体除多元胺外， 多元酚也是常见的水相单体。 用于界面聚合的有机相单体除常用的苯二酰氯( 如间苯二酰氯、对 苯二酰氯等) 和苯三酰氯( 如均苯三甲酰氯)外，还有苯四甲酰、环烷 烃多元酰氯、多元磺酰氯、带有功能基团的多元酰氯衍生物。
界面聚合制备分离膜的 材料选择与制备方法
目录
01 分离膜定义 02 界面聚合 03 界面聚合制备分离膜方法 04 优点与缺点
05 实例
1 分离膜
分离膜是一层特殊制造的、具有选择性透过性能的薄膜， 在外力推动下可对混合物进行分离、提纯、浓缩。分离膜的 分类方法有很多种，按材料分：有机膜和无机膜(无机物膜 包括陶瓷膜、金属膜、分子筛膜)等； 按膜的分离原理及使 用范围分：有微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、渗析膜、电渗 析膜、渗透蒸发膜等； 按膜断面的物理形态分：有对称膜、 不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等；按物 质透过分离膜的能力可以分为两类： 一种是借助外界能量， 物质由低位向高位的流动；另一种是以化学位差为推动力， 聚合的特点
界面聚合具有设备简单、操作容易、反应快速、 制备高分子量的聚合物无需严格的等当量比、可 连续性获得聚合物、常温聚合不需加热、对单体 纯度要求不高等特点，已在膜材料、微胶囊材料、 纤维材料以及新型材料等制备中发挥着重要作用。
界面聚合
界面聚合的应用领域
界面聚合法由于具有以上等优点已引起了 人们越来越多的重视,特别在近些年,利用界面聚 合成功的制备了具有特殊性能的新材料,如膜、 微胶囊、纤维、复合材料等,打破了原来只能用 于制备聚酯的限制,为这种经典的制备聚合物材 料的方法带来了新的生机。
２ 膜稳定性较差
在工业应用中，复合纳滤膜有时要在高温环境中使用，当前充当复合膜基膜的 材质普遍上是聚砜（ＰＳＦ）或聚醚砜（ＰＥＳ），这种材料制得的复合膜 很难在高于５０℃的环境中使用，温度过高，会使复合膜的基膜和功能层发生 剥离而使膜变形。此外，复合膜的耐溶剂性普遍较差，当前困扰人类的主要是 膜的溶解、变形等问题，很大程度上影响了复合膜的纯水通量和脱盐率等性能
优点与缺点 界面聚合制备分离膜的缺点
１ 膜抗污染性差
解决办法：1、复合纳滤膜表面亲水性改性（一般认为，膜表面污染会随着复合 膜表面的亲水性的增强而降低）；2、复合纳滤膜表面电荷性改性（使膜表面带 有和目标分离物相同电性的电荷会产生静电排斥力，会阻止污染物在膜表面的 吸附，进而减轻膜污染的程度）3、复合纳滤膜表面粗糙度改性（复合纳滤膜抗 污染的程度与膜表面粗糙度有关系，表面平整的复合膜不容易被污染）
5 实例
超支化聚酰胺酯和均苯三甲酰氯界面聚合制备 超低压反渗透薄膜
实例
实例
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3 界面聚合制备分离膜
界面聚合反应成膜原理
界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶 剂界面处发生聚合反应,从而在多孔支撑体上形成一很薄的致密层。 如图所示,将支撑体(通常是微滤或超 滤膜)浸入含有活泼性单体的水溶液中,使 其充分浸润,随即排出过量的溶液,并将此 膜浸入含有另一种活泼单体的有机(油) 相 中。两种活泼单体在支撑体表面会互相反 应,形成致密的聚合物皮层。由于含单体 的两相互不相容,反应仅在界面处发生,因 此生成的聚合物层很薄,从而致使复合膜 的渗透性和选择性都大为提高。该方法的 关键是选择具有合适分配系数的反应单体 并设置合适的扩散速度以获得理想膜表面 致密度。