智能分离膜是一种具有刺激响应特性的分离膜,可以根据外界刺激性信号,如温度、pH、光、电场、磁场、离子/分子种类或浓度等等的改变,来自动改变智能分离膜表面的物理化学特性,自主调节膜孔径大小,从而方便地远程控制分离膜的选择性和渗透性,在可控运输、药物释放、精细分离、组织工程及传感器等诸多领域具有巨大的应用潜力。智能分离膜一般由普通高分子底膜和刺激响应功能材料两部分构成,其响应能力主要由刺激响应功能材料的性质或者结构决定。刺激响应功能材料在形态上主要分为线性高分子链、三维交联网络凝胶、微凝胶球三种。目前,研究者们往往只使用其中一种刺激响应材料构建智能分离膜,但由于一种刺激响应材料的响应能力有限,智能分离膜的响应开关比(受到刺激时智能分离膜的渗透通量与未受到刺激时智能分离膜的渗透通量的比值)通常较低,这导致智能分离膜对流体传输的调控能力偏弱,严重限制其广泛应用。因此,开发制备高开关比的刺激响应智能分离膜十分重要。本文将线性高分子链和纳米水凝胶两种刺激响应材料引入到传统高分子基底膜上,在两种刺激响应材料的协同作用下,成功制备得到一种具有超高开关比的盐响应智能分离膜。具体内容分为以下两个方面:(1)通过反相微乳液聚合制备得到含有氨基的两性离子纳米水凝胶,并通过调整乳化剂用量、水的用量、单体的浓度以及助乳化剂的添加逐步优化了该反相微乳液聚合体系,从而将两性离子纳米水凝胶的制备产率从0.72%提高至5.35%。制备得到的两性离子纳米水凝胶的平均粒径在55-65nm之间。测试了两性离子纳米水凝胶的盐响应行为。实验结果表明,该两性离子纳米水凝胶在低浓度盐溶液中体积基本保持不变,而在高浓度盐溶液中体积膨胀变大。(2)将两性离子纳米水凝胶接枝到聚丙烯酸接枝聚偏氟乙烯多孔底膜(PAA-g-PVDF膜)的表面和孔壁上的聚丙烯酸链上,成功制备了具有超高开关比的盐响应智能分离膜。在线性聚丙烯酸链和两性离子纳米水凝胶两种功能材料协同作用下,该智能分离膜表现出超灵敏的响应特性,对镁离子的开关比最高可达89.6倍,对钙离子的开关比最高可达89.3倍。此外,该盐响应智能分离膜对刺激源的响应非常迅速,在连续过滤过程中,一旦改变盐离子溶液浓度或种类,该智能分离膜的渗透通量迅速发生改变。这些特性表明该盐响应智能分离膜在流体的可控输运方面具有重要的应用前景。