膜表面的微图案化及性能表征

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膜表面的微构造可以利用表面微图案化技术来实现,通过在膜表面构筑微图案结构,膜表面的浸润性、摩擦等与分子间作用力和表面拓扑结构有关的性质都可以得到控制。膜表面图案化技术在组织工程学、微流控装置、微接触印刷多孔模型等很多领域都有着广泛的应用前景,相关研究近年备受研究者关注。   本文主要选择了分子刚柔性不同的高分子材料聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)和乙烯-乙烯醇聚合物(EVAL)为构筑微图案膜的基材,以微图案硅片为模板,采用非溶剂液致相分离(NIPS)法制备得到微图案膜,通过调节成膜参数制备表面具有规整微图案结构的膜。主要研究内容及结论包括:对以PES为代表的刚性膜材料的图案化进行了研究,结果表明:通过模板复制法得到了微图案很规整的PES微图案膜;随着铸膜液中PES浓度的升高,体系的粘度增大,PES微图案膜图形规整度逐渐提高;铸膜液中添加PVP和在凝固浴水溶液中添加弱非溶剂如乙醇可以提高膜表面微图案的规整度;PES微图案膜表面微图案成型效果较好的制备条件为:20%PES含量,3%PVP-K30含量,77%NMP含量,凝固浴为含50%乙醇的水溶液;与光滑平板膜和磨砂膜相比较,PES微图案膜表面图案对膜的浸润性有较大的影响,无添加剂条件下可增大模板侧膜表面接触角,含添加剂PVP条件下可降低模板侧膜表面接触角;微图案对膜的机械强度影响不大。通过模板复制法得到了PVDF微图案膜,提高PVDF铸膜液浓度能提高PVDF微图案膜的规整度,较高分子量的PVDF微图案膜成型效果较好;制备得到的PVDF微图案膜能显著提高微图案侧的接触角,可使得PVDF膜达到较好的疏水性,其接触角达到111.17°;与光滑平板膜和磨砂膜比较,PVDF微图案膜水通量较高,孔隙率变化不大,并且微图案对膜机械强度影响不大。制备得到的EVAL,微图案膜表面图案规整度随着铸膜液浓度升高而提高,与PVDF成型效果相比,制备的EVAL膜表面微图案更规整,且微图案EVAL膜有更好的抗污染能力,在水通量方面也有较大的优势。
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