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  2020年第一期Macromolecules報(bào)道了南京工業(yè)大學(xué)汪勇教授課題組在嵌段共聚物分離膜放大制備方面的Perspectives論文，并以封面形式發(fā)表。同時(shí)，汪勇教授應(yīng)邀擔(dān)任Macromolecules顧問編委。

  嵌段共聚物由于其獨(dú)特的微相分離性質(zhì)在制備窄孔徑分布分離膜方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。選擇性溶脹法是制備嵌段共聚物膜的一種成孔方法，具有操作簡(jiǎn)單、無(wú)化學(xué)變化、無(wú)質(zhì)量損失、表面自發(fā)功能化等優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注。通過(guò)選擇性溶脹制備得到的嵌段共聚物膜孔道結(jié)構(gòu)高度規(guī)整，具有較高的滲透選擇性。如何實(shí)現(xiàn)嵌段共聚物膜的放大制備以及實(shí)際應(yīng)用是目前的研究重點(diǎn)，其中涉及到嵌段共聚物的合成成本、膜的機(jī)械強(qiáng)度以及高效連續(xù)的生產(chǎn)方法等亟需解決的問題。

  南京工業(yè)大學(xué)汪勇教授課題組在前期研究工作中，用聚苯乙烯/聚乙烯基吡啶嵌段共聚物（S2VP）為成膜原材料，利用溶劑退火調(diào)控嵌段共聚物膜的分相結(jié)構(gòu)，經(jīng)選擇性溶脹成孔后可以得到孔道結(jié)構(gòu)不同且孔徑分布較窄的分離膜。改變?nèi)苊洍l件（包含溫度、時(shí)間、溶脹劑等）可以改變分離膜的孔徑大小，實(shí)現(xiàn)膜孔徑的連續(xù)、可控調(diào)節(jié)。

圖1. 選擇性溶脹法制備的S2VP膜的孔道形貌：（a）雙連續(xù)孔道，（b）垂直孔道，（c）平行孔道，（d）螺旋孔道。插圖為溶脹前嵌段共聚物膜的分相結(jié)構(gòu)示意圖。

  然而，聚苯乙烯基的聚合物合成成本高、強(qiáng)度差，難以用于規(guī)�；a(chǎn)。針對(duì)該問題，汪勇教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了聚砜/聚乙二醇（SFEG）嵌段共聚物膜。聚砜基嵌段共聚物可以通過(guò)縮合反應(yīng)制備，避免了嵌段共聚物合成通常采用的活性自由基聚合、陰離子聚合等條件反應(yīng)條件較為苛刻的合成方法，極大地降低了嵌段共聚物原料的合成成本。將SFEG膜進(jìn)行選擇性溶脹成孔后，親水性的聚乙二醇鏈段會(huì)自發(fā)富集在膜表面，賦予膜親水性、抗污染性能，而聚砜的高強(qiáng)度以及高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度使膜具有較好的機(jī)械和耐熱性能。

圖2.（a）選擇性溶脹法制備的SFEG膜的表面形貌、親水性、孔隙率以及拉伸強(qiáng)度；（b）溶脹開孔后的SFEG平板膜；（c）溶脹開孔前后的SFEG中空纖維膜。

  該團(tuán)隊(duì)以SFEG為制膜原料，進(jìn)一步發(fā)展了熔融擠出成膜-選擇性溶脹成孔的嵌段共聚物制膜方法。熔融擠出成膜避免了有機(jī)溶劑的使用，具有綠色、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)；在選擇性溶脹過(guò)程中采用微波輔助增強(qiáng)溶脹，可以使溶脹成孔時(shí)間縮短到1分鐘以內(nèi)，大大加速了溶脹過(guò)程。熔融擠出成膜與微波溶脹相結(jié)合的方法，可以現(xiàn)實(shí)嵌段共聚物膜的連續(xù)化制備，且適用于平板膜、中空纖維膜等多種膜的制備，推動(dòng)了嵌段共聚物膜的工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

圖3. 熔融擠出和微波溶脹連續(xù)制備嵌段共聚物膜的示意圖

  相關(guān)研究的總結(jié)、展望以及挑戰(zhàn)以Perspective論文形式發(fā)表在最新一期的Macromolecules上，并被選為封面論文。論文第一作者為周潔梅博士。另外，汪勇教授自2020年1月起，擔(dān)任Macromolecules顧問編委（Member of Editorial Advisory Board）。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b01747