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聚合物多孔材料由于同时兼具多孔材料和聚合物的优点,在药物负载、催化等领域具有广泛的应用,尤其是在分离领域,聚合物多孔材料有着不可比拟的优势。而分离中的“Trade-off”效应严重限制了其广泛应用。为克服该效应,在课题组前期发展的基于结晶模板构筑狭长孔的基础上,本工作以PVDF/PMMA/PLLA三元共混体系为例,通过对共混体系中各组分间的相容性以及体系中的相行为展开研究,辅以抽提方法去除PMMA和PLLA,成功建立了PVDF多孔材料构筑的新策略,并通过对三元共混体系中组成的调节、增容剂的添加以及结晶条件控制等手段,对三元体系的相形态及随后形成的孔结构进行控制,成功制备获得了多种形态的PVDF多孔材料,包括多孔微球和多级孔薄膜,并对其应用展开研究;在分离中,与仅具有单一孔道的多孔材料相比,所获得的多级孔材料表现出更佳优异的性能;并利用计算机模拟的手段阐明了多级孔结构在解决“Trade-off”效应过程中的作用机理;具体工作内容如下:(1)PVDF/PMMA/PLLA共混体系相行为研究及PVDF多孔微球的制备与应用:一方面,所采用的三元共混体系中,PVDF与PMMA具有很好的相容性,而PVDF与PLLA为完全不相容状态,故PMMA与PVDF相容,二者的共混相与PLLA形成典型的不相容体系相分离结构(微米级);另一方面,PVDF/PMMA共混物中,在PVDF发生结晶过程中,PMMA被排出至“interlamellar”和“inter-fibrillar”区域,从而形成PMMA的纳米级连续富相;在此基础上,通过组分调节(这里为30/30/40),获得了PLLA为海、PVDF/PMMA为岛的结构,经选择性溶剂刻蚀去除PLLA与PMMA后成功制备获得了具有多孔结构的PVDF微球,并以组成和增容剂方式,实现了对多孔微球的尺寸调节;在此基础上对微球进行磁性材料的负载,成功获得了可磁性操控的PVDF多孔微球;所得PVDF多孔微球在油水分离以及吸附中表现出较好的性能;(2)基于PVDF/PMMA/PLLA共混体系相行为的“双通道”多级孔薄膜的制备、结构调控以及应用研究:首先,在相容性与结晶排出作用研究的基础上,利用两种相行为进行PVDF多级孔薄膜的构筑。即通过调控PVDF/PMMA/PLLA三元共混体系的组成(1/1/1),获得PVDF/PMMA与PLLA形成微米级“双连续”的分相结构;并利用PVDF的结晶排出作用,获得PMMA的纳米级连续富相;其次,经选择性刻蚀同时去除PLLA与PMMA,成功制备了具有“双通道”结构的多级孔薄膜;再次,通过增容剂及结晶条件的控制,对两级孔结构的尺寸进行调节;最后,所获得的多级孔薄膜由于表面的粗糙度增加以及额外孔道的存在,在油水分离中具有优异的表现;并通过计算机模拟的方法,阐明了薄膜通量提升的机理;(3)基于PVDF/PMMA/PLLA共混体系相行为的“海-岛”多级孔薄膜的制备、结构调控以及应用研究:为了进一步提高分离的通量与截留效率,我们利用计算机模拟的方式,预测了由纳米级三维贯穿小孔连接微米级孤立圆孔所构成的多级孔薄膜在提升薄膜通量上的作用;以组成为40/40/20的PVDF/PMMA/PLLA三元共混体系为例,设计并成功制备了具有微米级孤立圆孔与纳米级三维贯通狭缝孔的多级孔薄膜;在此基础上,通过增容剂与结晶条件的控制,实现了对两级多孔结构的分级调控;所得PVDF多级孔薄膜与仅具有单一孔径的多孔薄膜相比,实现了在不牺牲截留率前提下通量的大幅度提升。