浙工大高從堦院士團隊 ACS Macro Lett.：可回收嵌段共聚物構建高穩定均孔膜
2024-03-20 來源：高分子科技
分子的精準、快速分離是構建下一代高性能分離膜的核心目標。具有均一孔徑、窄孔徑分布的均孔膜是實現兩者高水平兼顧的理想膜材料。因其鏈段間較強的相排斥力和顯著的pH智能響應性，PS-b-P4VP（PS4VP）被廣泛應用于均孔膜的制備與分離應用研究。然而，作為典型聚電解質，成孔嵌段P4VP在強酸下容易發生劇烈溶脹，導致了均孔結構的不可逆破壞與變形，限制了PS4VP基嵌段共聚物均孔膜在長期運行中的穩定性、耐用性。同時，PS4VP基嵌段共聚物均孔膜耐溶劑性較差，難以應用于有機溶劑分離體系中。
為解決以上問題，浙江工業大學膜水研究院高從堦院士團隊通過活性RAFT聚合，在PS鏈段引入含羥基活性單體，然后通過酯化反應在側鏈上引入二硫戊環（圖1）。通過SNIPS獲得的均孔膜，在三氯化鐵催化氧化下，均孔膜中形成了高交聯度的二硫鍵網絡，這一交聯結構的形成顯著提高了均孔膜的耐pH性、耐溶劑性與力學性能。并使得均孔膜在強酸浸泡過后，仍舊保持優異的分離穩定性。重要的是，該動態交聯網絡在賦予均孔膜高穩定性的同時，還能夠在含二硫蘇糖醇的溶液中實現可控斷裂，實現了嵌段共聚物的高效回收（圖2）。不僅如此，這些被回收的嵌段共聚物可以重新制備成具有相近孔徑和力學性能的均孔膜，體現了上述嵌段共聚物及其均孔膜良好的循環經濟特征。
圖1 嵌段共聚物合成過程及其形成的均孔膜形貌
圖2 嵌段共聚物的可控回收和重新成膜
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmacrolett.4c00072
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（責任編輯：xu）
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