【摘 要】
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随着膜技术的发展,在材料表面构筑微图案结构对膜表面进行改性已成为研究热点之一。微图案化技术是通过表面的微观尺度来控制材料表面的粘附、表面能以及浸润性等性质的,其在超
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随着膜技术的发展,在材料表面构筑微图案结构对膜表面进行改性已成为研究热点之一。微图案化技术是通过表面的微观尺度来控制材料表面的粘附、表面能以及浸润性等性质的,其在超分子学、材料科学以及细胞生物学等领域都有广泛的应用。本研究选择乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)为膜基质材料,结合浸没沉淀相分离法和模板复制法,制备了一系列表面具有微米级柱形、方形和条形微图案的EVAL微图案膜,并对其形态结构与性能以及影响因素等进行了探讨,主要研究内容及结论如下:
EVAL微图案膜的微米级柱形、方形和条形微图形均较好的复制在EVAL膜表面,复制规整性和完整性较高。微图案膜表面的微图形由于溶剂与非溶剂的相分离都有一定的收缩,同时柱形和方形微图形表面存在二级空腔微结构,相分离速率越慢,微图案膜的复制规整度和完整性越高,二级空腔微结构越浅。与方形微图案相比较,柱形微图案的复制完整性较高,微图案的深度越深,微图案的收缩性越强。微米级图案的引入,增大了膜表面的粗糙度,降低了EVAL多孔膜的接触角。
对影响EVAL微图案膜结构与性能的因素进行了研究。研究表明,EVAL乙烯基含量的增大以及铸膜液中聚合物浓度的增大有利于增大铸膜液粘度,减慢相分离速率,提高微图案的复制完整性和规整度;凝固浴温度越低,微图案膜的复制性和规整度越高。凝固浴温度为30℃时,EVAL柱形微图案膜表面的接触角为23.1°。凝固浴中添加DMSO或无水乙醇可以延迟相分离的发生,有利于微图案在膜表面的复制,同时随着DMSO含量的增大,接触角下降,纯水通量升高。当DMSO含量为40%时,接触角较小。
选用亲水性致孔剂PVP,通过共混法对EVAL微图案膜进行改性。研究表明,加入PVP,使得铸膜液粘度增大,提高了图案复制规整性和图案收缩率,有助于微图案的复制和脱模;PVP分子量越大,EVAL/PVP微图案膜的接触角越低;PVP分子量为K90时,EVAL/PVP微图案膜的接触角低至26°。
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