中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心知识库

聚合物多孔薄膜结合了聚合物材料与多孔结构的共同点，成为目前一大研究热点。聚酰亚胺(PI)具有卓越的机械、介电、耐辐射、耐腐蚀和耐灼烧等，在介电空间层、金属薄膜的保护覆盖层和基材中获得广泛的应用。虽然PI具有良好的绝缘性能，仍不能满足实际的应用需求，因此降低聚酰亚胺的介电性能，获得低介电常数的聚酰亚胺薄膜是膜材料的研究内容之一。聚偏氟乙烯(PVDF)具有优良的热稳定性、耐化学腐蚀、耐辐射、强度高和韧性好等性质，是制备微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜优选材料。但是，PVDF膜表面能极低，有机污染物易于吸附在疏水性膜表面。因此，对PVDF膜进行改性提高膜的亲水性是本论文研究重点。本论文的主要研究内容为低介电常数聚酰亚胺和亲水化改性PVDF微滤膜的制备以及其性能研究，主要取得以下结果：

1. 利用Diels-Alder反应制备三元共聚物PCL-PI-PCL，旋涂成膜，溶剂处理之后得到微相分离的PI薄膜。利用可逆 Diels-Alder 反应可在远低于 PI 玻璃化转变温度的条件下除去链段PCL，得到具有低介电常数多孔PI薄膜。选用二氧化硅(SiO₂)胶体球作为模板，制备出孔径可控、孔隙分布均匀的PI大孔薄膜材料，研究其介电性能。

2. 混合改性制备抗污性的PVDF微滤膜。利用自由基聚合方法合成P(MMA-HEMA)和P(MMA-HEMA-AA)，将其与PVDF混合，通过非剂诱导相转变方法制备微滤膜。研究结果表明，由于两性聚合物中亲水链段的存在，亲水性链段易于迁移到膜表面，使膜通量、亲水性和抗污染能力得到提高。P(MMA-HEMA-AA)改性的PVDF膜具有pH敏感的特性。

3. 选用PVDF膜作为基材，采用等离子体技术处理负载在膜表面的单体聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，引发膜表面单体的接枝聚合反应。与未处理的PVDF膜相比，改性后的PVDF-g-PEGDA 膜的机械性能明显的提高；PVDF-g-PEGDA膜表现出超亲水、水下超疏油的性能，可实现未添加表面活性剂乳浊液的有效分离。

4. 利用自由基聚合合成三种聚合物P(MMA-AA)、P(MMA-HEMA)和P(MMA- HEMA-AA)。分别将亲水性的聚合物F127、F127/P(MMA-AA)、F127/P(MMA-HEMA)和F127/P(MMA-HEMA-AA)与PVDF混合，通过相转变制备微滤膜，得到四种改性PVDF膜：PVDF-F127、PVDF/F127/P(MMA-AA)、PVDF/F127/P(MMA-HEMA)和PVDF/F127/P(MMA-HEMA-AA)，然后对膜进行热处理。考察了膜的机械性能，研究了水和油对微滤膜的润湿性能及水下微滤膜与油的润湿性能的变化。