高阻隔膜材料研究进展_程慰
230 科技与企业
科技创新高阻隔膜材料研究进展
【摘要】高阻隔膜材料因优异的阻隔性能在食品、药品、化学品等产品包装，电子器件封装及燃料电池隔膜等领域具有广泛的应用。本文对当前处于研究前沿和热点的高阻隔膜材料及其生产技术和应用发展进行总结和介绍。
【关键词】阻隔；包装；环保；复合
引言
近年来，高阻隔膜材料因阻隔性能优异，且成本低廉、使用方
便、透明度好、印刷适应性强、机械性能好等优点，在市场上广泛应用于食品、药品、化学品等产品包装，电子器件封装及燃料电池隔膜等领域，并飞速发展。
优异的阻隔性是高阻隔膜材料的重要特性，包含良好的阻气性、阻湿性、阻油性、保香性等。早期的阻隔膜材料以乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH），聚酰胺（PA），聚偏二氯乙烯（PVDC ），聚乙烯醇（PVA）等薄膜为代表。随着食品饮料、医疗、化学品等领域产品强劲的需求推动，对包装阻隔性的要求也越来越严格，现已开发出多种性能优异的高阻隔膜材料，包含多层聚合物复合膜，真空蒸镀复合膜，聚合物/层状纳米复合膜等，本文就各种高阻隔膜材料的阻隔性能、生产技术和应用发展等进行总结和分享。
1.多层聚合物复合膜
由于各种聚合物在性能方面各有其优势和弱点，单一聚合物膜材料很难满足众多产品对多功能性的要求，因此利用多层薄膜复合技术，将两种及以上的单一聚合物薄膜进行复合形成多层聚合物复合膜，使各种聚合物性能优势互补，不仅能提高膜材料的阻隔性能，还可改善热封性、耐热性、机械性能、抗紫外线性能等其他性能。目前研究发展的多层膜复合技术主要有共挤出复合、涂布复合、自组装复合等。
1.1共挤出复合膜
共挤出复合膜是利用多台挤出机对各聚合物进行加热熔融，通过一个多流道复合机头共挤出生产的多层复合薄膜。共挤出复合技术主要用于具有相容性的热塑性聚合物复合，不使用溶剂，环境污染小，生产工序少，生产成本低，在薄膜生产企业中得到广泛应用。
目前共挤出复合膜材料取得新的研究进展，汪若冰等[1]以聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、尼龙6（PA）、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）四种聚合物作为原料进行熔融共挤，制备五层复合膜材料，其中EVOH和PA6为复合膜的阻隔层，PE为复合膜的热封层。五层共挤复合膜具备高阻隔性和良好的力学性能，是理想的高阻隔包装材料。梁晓红等[2]将EVOH与PE、PA共混改性，制备PE/PA/EVOH/PA强韧性高阻隔复合膜，综合性能优异，具有良好的应用前景。
1.2涂布复合膜
涂布复合膜是将阻隔性聚合物溶解在溶剂中形成涂布液，利用涂布设备将涂布液涂布于基膜表面，干燥熟化后形成的多层复合膜。涂布复合技术可用于难以单独加工成膜的聚合物，如PVDC, PVA等，工艺简单，生产成本低，阻隔性能好，但可能有有机溶剂残留，造成环境污染。
目前涂布复合膜研究取得了很多新进展，桑利军等[3]在PP 、PE、CPP （流延聚丙烯）、PET （聚酯）薄膜上涂布2-4um PVDC的复合薄膜，其透气性和透湿性显著降低，应用于制造药品复合包装袋。
程慰
武汉化工新材料工业技术研究院 湖北武汉 430000
舒心等[4]以双向拉伸PP 、双向拉伸PET 、双向拉伸PA或PE等薄膜作
为基膜，经电晕处理后，将改性丙烯酸酯类聚合物BARILAYER高阻隔涂布液涂布于基膜电晕面，经5-6小时的室内40-50℃完全干燥熟化后，在涂层面印刷，再复合一层聚烯烃薄膜，最后得到新型高阻氧性塑料软包装薄膜，产品原料易得，价格低廉，阻隔性优于PVDC，且不受相对湿度影响，BARILAYER可降解，燃烧仅产生CO 2和H 2O，具有环保创新性。
1.3逐层自组装（Layer-by-Layer）复合膜逐层自组装复合膜是特定聚合物、量子点、纳米粒子、生物分子等，在互补性相互作用下（静电相互作用、氢键结合，配位键和、共价结合等）交替沉积形成的多层复合膜。通过改变沉积周期、PH、温度、分子量、离子强度等条件，获得性能优异的复合膜材料，广泛应用于阻燃、抗菌、气体阻隔等。
当前逐层自组装复合膜也取得了新的研究进展，Fang ming Xiang等[5]将聚丙烯酸（PAA）和聚环氧乙烷（PEO）通过氢键结合作用，逐层自组装制备韧性气体阻隔复合膜，当调整PH为3时， PAA/PEO双分子层自组装20层形成高阻隔复合膜，涂覆于1.58mm 厚天然橡胶片上，使得天然橡胶片的氧气透过率降低89.6%，阻氧性优异，且氢键结合强度弱于离子键合，制得的高阻隔复合膜具有一定韧性，适合高应变应用。Chungyeon Cho等[6]将聚醚酰亚胺PEI，PAA，PEO进行逐层自组装沉积，通过PEI/PAA离子键合作用和PAA/PEO氢键结合作用，形成PEI/PAA/PEO/PAA复合膜，当调整PH为3，PEI/PAA/PEO/PAA四分子层自组装20层形成高阻隔韧性复合膜，涂覆于1mm厚聚氨酯橡胶片，使得聚氨酯橡胶片的氧气透过率降低93.3%，适用于轮胎等充气用品的气体阻隔。
1.4其他复合膜
除上述多层膜复合技术外，研究还采用逐层浇铸复合、化学接枝复合、共混挤出复合等创新方法，制备阻隔性能优异的多层聚合物复合膜。
董同力嘎等[7]采用逐层浇铸法制备三层可降解左旋聚乳酸PLLA/聚乙烯醇PVA/左旋聚乳酸PLLA复合膜，其中中间层PVA 为阻隔层，两侧疏水性的PLLA为保护层。PVA阻隔层显著提高了PLLA的阻隔性，当PVA含量占复合膜比重20%时，阻氧性较PLLA 单膜提高了272倍，同时力学性能也有所提升。PLLA/PVA/PLLA 复合膜实际应用性更强，且完全符合环境友好型复合膜的开发趋势。
Yuehan Wu等[8]将壳聚糖CS接枝到氧化纤维素OC基体上，化学接枝过程改变了基体微观结构，OC/CS复合膜兼具两种聚合物的性能优势，具有优异的阻水阻氧性、抗菌性、高透明性和良好的机械性能，是安全、可生物降解、性能优异的包装材料。
呼和等[9,10]
将EVOH与PA6进行共混挤出后制备丙烯酸乙基己酯EHA薄膜，再与PE膜复合，得到EHA/PE复合膜，研究证明，EHA薄膜阻氧性能很高，EHA/PE复合膜的阻水阻氧性能优于PA 膜、EVOH膜和PA6/PE复合膜，适用于冷藏保鲜包装。
2.真空蒸镀复合膜
利用真空镀膜工艺将金属（如铝Al）或者无机氧化物（如氧化
硅SiO 2，氧化铝Al 2O 3，氧化钛TiO 2）蒸镀在塑料膜表面，制备真空镀铝膜或真空蒸镀陶瓷膜，阻隔性能优异、生产效率高、成本低廉、使用方便，广泛应用于食品包装，甚至电子产品封装领域。陶瓷膜透
DOI:10.13751/https://www.sodocs.net/doc/e117830218.html,ki.kjyqy.2016.07.194
科技创新
光率高且绿色环保，是目前高阻隔膜研究热点。
齐小晶等[11]利用等离子体增强化学气相沉积法在聚己内酯（PCL）膜基材表面蒸镀SiOx层，可以提高薄膜的阻隔性能，且不受温度湿度影响，同时符合开发环境友好型材料的需求。
赵子龙等[12]经等离子化学气相沉积法在PLLA薄膜表面上沉积SiOx层，并利用溶液涂布法在SiOx层上涂覆PVA层，制备新型PLLA/SiOx/PVA复合膜，其阻隔性能与PA/PE复合膜相似，柔韧性也得到改善，加上可生物降解的环保优势，可替代PA/PE复合膜应用于食品包装领域，前景十分可观。
朱琳等[13]采用射频磁控共溅射的方法在PP基底膜表面蒸镀TiNx/CFy薄膜，TiNx的体积分数为0.28时，复合薄膜的阻隔性能和柔韧性能最好，解决了传统陶瓷膜的裂纹问题。
3.聚合物/层状无机物纳米复合膜
聚合物/层状无机物纳米复合膜是将能形成纳米尺寸结构微区的层状无机填料分散到聚合物中，形成纳米复合膜。填料的纳米片层结构可以阻挡气体渗入，提高材料气密性，显著改善聚合物的阻透性能。目前层状纳米填料如蒙脱土（MMT）、层状双氢氧化物（LDHs）和石墨烯（GNSs）以其独特结构和优异性能，成为备受关注的研究前沿和热点。
Ray Cook等[14]利用熵增原理制备自组装高度有序有机/无机纳米复合膜，使用喷墨打印机，将0.1-0.2%体积分数的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水溶液打印为聚合物膜层，将0.2wt%体积分数的MMT分散液打印为纳米层，聚合物层和纳米层通过离子键合自组装为PVP/MMT双分子膜层，当在PET基体上打印5层PVP/MMT 双分子膜层后，阻氧性能优于高阻隔性金属PET，且具有高透明性，又安全环保，在食品包装领域具有广阔应用前景。
张思维等[15]以氧化解压多壁碳纳米管的方法，制备氧化石墨烯纳米带（GONRs），然后用异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）对GONRs 进行化学修饰制得功能氧化石墨烯纳米带（IP-GONRs）。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备功能氧化石墨烯纳米带（IP-GONRs）/热塑性聚氨酯（TPU）复合薄膜。当IP-GONRs含量为3.0wt%，TPU氧气透过率降低67%，阻隔性能明显提高，在食品包装和轻量气体存储器领域存在潜在应用。
豆义波等[16]采用简易抽滤成膜法，制备柔性透明聚乙烯醇（PVA）/水滑石（LDH）复合自支撑薄膜，该复合膜良好的二维有序结构有效抑制了氧气扩散，提升了薄膜阻氧性能，在阻隔性要求极高的电子器件封装及原料电池隔膜等领域有较好的前景。
总结
当前，在食品、药品、化学品产品的强劲市场需求推动下，包装膜材料持续快速发展，产品对膜材料的要求更高，要求开发高阻隔性、保鲜性、耐热性、抗菌性等多功能性膜材料，其中高阻隔膜材料发展迅速。同时随着资源越来越紧缺和人们环保意识增强，开发环境友好高阻隔膜材料也成为热点。未来几年，我们应当继续将高阻隔膜材料作为研究开发重点，缩短与国外高阻隔膜技术差距，满足日益增长的市场发展需求。
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作者简介
程慰（1986年11月）、女、汉族、籍贯湖北省黄冈市、现供职单位武汉化工新材料工业技术研究院，科研项目管理岗位、硕士学位、环保新材料研究方向。
科技与企业 231
膜材料发展前景与展望 一、国内外经济对膜产业的重大需求 近几十年发展起来的膜技术是以具有选择透过性的膜材料作为核心，在膜两侧推动力下，实现混合物分离、提纯、浓缩的分离技术。与过滤、精馏、萃取、蒸发等传统分离技术相比，膜技术具有能耗低、分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点，因此被称为新型高效分离技术。作为一种高新技术，膜技术并不是高不可攀的，实际上，它就在我们身边。比如，随处可购买到的纯净饮用水绝大部分采用膜技术净化得到；为保持乳品的营养价值及水果的风味，牛奶、酸奶、奶酪等也可以采用膜技术进行除菌、浓缩及杂质去除。 在21世纪的多数工业中，膜技术将扮演重要角色，在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。 在缓解水资源短缺方面，预计到2050年，我国缺水总量将达4000亿m3，因缺水而导致的工业总产值损失大约2000亿元，农业总产值损失大约1500亿元。膜法海水淡化技术、膜法水质净化技术、膜及其集成技术将成为解决我国北方资源性缺水、南方水质性缺水和城市缺水的有效手段。 在化工与石油化工领域，分离过程能耗占到了总能耗的70％左右，分离效率低还导致了严重的环境污染问题。膜分离技术可以高效低能耗地实现高精度分离，是过程工业节能降耗的共性技术之一。譬如，膜法精密过滤代替蒸发，可节能40％以上，减少溶剂消耗量30%以上；膜法渗透汽化技术代替精馏，进行有机物脱水，可节能50％
以上；膜技术是过程工业减排的关键支撑技术，采用膜法处理油田回注水、焦化废水等，可实现工业废水循环利用，减少废水排放量；采用膜法可以实现废酸、废碱资源化利用，实现废液零排放。 此外，膜技术还是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术，可以说，膜技术的发展得到了全球范围的高度重视，美国、日本、欧洲等多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发，制定了相应的研究开发计划，促进了膜技术和产业的强劲发展。我国政府对膜技术的研究和开发同样十分重视，自“六五”以来，已连续六个五年计划都把膜技术作为重点项目进行支持。2010年出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高性能膜材料列入战略性新兴产业，为膜技术和膜产业的自身发展，膜应用市场的培育带来了前所未有的机遇。 经过5O多年的发展．中国膜产业逐渐走向成熟。特别是近20年来，中国膜产业高速增长，总产值从1993年2亿元人民币上升到20O8年200亿元(膜行业总产值是指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值，膜制品与膜组件是整个行业的核心)。 在21世纪的许多工业中，都将膜技术的重要性提升到了战略高度。2009年我国膜产业总产值约240亿元，2010年约300亿元。按照目前年均30%的增幅，未来5年我国膜产业有望突破1000亿元。可以预见，膜技术将迎来产值大幅增加的黄金十年，它所带动的相关产业产值总量更是不可估量。膜技术将在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。
第八章高分子功能膜材料 膜是一种能够分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种物质的二维材料，在自然界中随处可见。天然存在的膜有生物膜，膜也可以人工制作，如高分子合成膜。膜可以是均相的，也可以是非均相的；可以是对称的，也可以是非对称的；可以是固体的，也可以是液体的；可以是中性的，也可以是带电荷的。膜的厚度可从几微米到几毫米不等。 随着科学的发展，越来越多的人工合成膜相继被开发出来，应用到各个行业中，起到分离和选择透过等重要作用。高分子功能膜作为人工合成膜中的重要一员，在药物缓释、膜修饰电极、气体分离等领域表现出特殊的分离功能，并因其广阔的应用前景而受到极大的关注。本章将主要讨论高分子功能膜的分离原理，并以主要的分离膜为代表，介绍其制备方法和应用。 8,1 概述 8.1.1 高分子分离膜的分类 高分子分离膜是具有分离功能，即具有特殊传质功能的高分子材料，又称为高分子功能膜。其形态有固态，也有液态。高分子分离膜的种类和功能繁多，不可能用单一的方法来明确分类，现有的分类既可以从被分离物质的角度分，也可以从膜的形状、材料等角度分，目前主要有以下几种分类方式。 8.1.1.1 按被分离物质性质分类 根据被分离物质的性质可以将分离膜分为气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜和微生物分离膜等。 8.1.1.2按膜形态分类 根据固态膜的形状，可分为平板膜(flat membrane)、管式膜(tubular membrane)、中空纤维膜(hollow fiber)、毛细管膜以及具有垂直于膜表面的圆柱形孔的核径蚀刻膜等。液膜是液体高分子在液体和气体或液体和液体相界面之间形成的膜。 8.1.1.3按膜的材料分类 从膜材料的来源来看，分离膜可以是天然的也可以是合成的，或者是天然物质改性或再生的。不同的膜材料具有不同的成膜性能、化学稳定性、耐酸、耐碱、耐氧化剂和耐微生物侵蚀等，而且膜材料对被分离介质也具有一定的选择性。这类膜可以进一步分为以下几类。 (1)纤维素衍生物类纤维素类膜材料是研究最早、应用最多的高分子功能膜材料之一．主要有再生纤维素、硝酸纤维素、二醋酸纤维素和三醋酸纤维素、乙基纤维素等。 (2)聚烯烃类聚烯烃及其衍生物是重要的高分子聚合物，很多都可以用于制备气体分离膜，如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈等。 (3)聚酯类涤纶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯这类树脂强度高、尺寸稳定性好、耐热和耐溶剂性优良，被广泛用于制备分离膜的支撑增强材料。 (4)聚酰（亚）胺类尼龙-6和尼龙-66是这一类分离膜材料的代表，常用于反渗透膜和气体分离膜的支撑底布，芳香族聚酰胺是第二代反渗透膜材料，用于中空纤维膜的制备。含氟聚酰亚胺作为具有实用前景的气体分离膜材料目前处于开发阶段。用聚酰胺类制备的膜，具有良好的分离与透过性能，且耐高压、耐高温、耐溶剂，是制备耐溶剂超滤膜和非水溶液分离膜的首选材料，缺点是耐氯性能较差。 (5) 聚砜类这类材料包括聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、磺化聚砜等，是高机械强度的工程塑料，具有耐酸、耐碱的优点，多用于超滤膜和气体分离膜的制备，较少用于微滤，可在80℃下长期使用，缺点是耐有机溶剂的性能较差。
压电薄膜材料的性能与性能特点 压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料，它的发展有着十分悠久的历史。自19世纪80年代从CURIE 兄弟在石英晶体上发现了压电效应后，压电材料开始引起人们的广泛注意，随着研究深入，不断涌现出大量的压电材料，如压电功能陶瓷材料、压电薄膜、压电复合材料等。这些材料有着十分广泛的用途，在电、磁、声、光、热、湿、气、力等功能转换器件中发挥着重要的作用。 PVDF压电薄膜 PVDF压电薄膜即聚偏氟乙烯压电薄膜，在1969年，日本人发现了高分子材料聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride polymer) 简称PVDF，具有极强的压电效应。 PVDF薄膜主要有二种晶型即α型和β型，α型晶体不具有压电性，但PVDF膜经滚延拉伸后，原来薄膜中的α型晶体变成β型晶体结构。拉伸极化后的PVDF 薄膜在承受一定方向的外力或变形时，材料的极化面就会产生一定的电荷，即压电效应。 与压电陶瓷和压电晶体相比，压电薄膜主要有以下优点： （1）质量轻，它的密度只有常用的压电陶瓷PZT的四分之一，粘贴在被测物体上对原结构几乎不产生影响，高弹性柔顺性，可以加工成特定形状可以与任意被测表面完全贴合，机械强度高，抗冲击； （2）高电压输出，在同样受力条件下，输出电压比压电陶瓷高10倍； （3）高介电强度，可以耐受强电场的作用（75V/um），此时大部分压电陶瓷已经退极化了； （4）声阻抗低，仅为压电陶瓷PZT的十分之一，与水、人体组织以及粘胶体相接近；（5）频响宽，从10-3Hz到109均能转换机电效应，而且振动模式单纯。 因此在力学中可以测量应力和应变，在振动中可以制作加速度计和振动模态传感器，在声学上可以制作声辐射模态传感器和超声换能器以及用在主动控制中，在机器人研究中可以
膜材料的结构与性能 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
膜材料的结构与其性能之间的关系，是膜研究的重要内容。对于分离膜，其分离性能中的透过率和选择性分别依赖于膜的孔径和材料性质、被分离物的体积和性质以及二者之间的相互作用。根据材料微观和宏观结构，从以下几个层次对分离膜结构与性能之间的关系进行分析。 １.化学组成 化学元素及化学基团是物质组成的基础，决定了物质的基本性质，如氧化还原性、酸碱性、极性、溶解性和物理形态等。化学组成还决定了分离膜材料的化学稳定性，亲水性或亲油性，以及对被分离材料的溶解性等，直接影响膜的透过性、溶胀性、毛细作用等性质。在分子结构中增强极性基团，如羟基、羧基、磺酸基，膜的亲水性会改善；以氧原子、硫原子等引入到聚合物主链中，或将极性较大的基团，如三氟甲基接枝在聚合物主链上，聚合物的柔性会增加，分子量增大，在气体分离膜应用过程中有利于气体的透过。 2.高分子链段 构成高分子分离膜材料的单体和链段的结构，对聚合物的结晶性、溶解性、溶胀性等性质起主要作用，也在一定程度上影响分离膜的力学性能和热学性能。对于均聚物，单体的结构最重要，其次包括聚合度、分子量、分子量分布、分支度、交联度等。对共聚物，链段结构，如嵌段共聚、无规共聚、接枝共聚等因素直接影响分离膜的各种性质，包括立体效应和化学效应的产生。 3.高分子立体构象 聚合物分子的微观结构，多与分子间的作用力相关，如范德华、氢键力、静电力。这直接影响膜制备的粘度、溶解度，也与成膜后的力学性能和选择性密切关系。聚合物分子间作用力的增加则倾向于形成结晶度高的分离膜。 4.聚集态和超分子 聚合物高分子的排列方式和结晶度，以及晶胞的尺寸、膜的孔径和分布等因素，与膜材料的使用范围、透过性能、选择性等密切相关。高分子材料的聚集态结构和超分子结构与分离膜的制备条件和方法以及后处理工艺等更是相互联系。 5.分离膜的形态 目前常见分离膜的形态主要有管状膜、中空纤维膜、平板（平面）膜。管状分离膜便于清洗，适合连续操作和动态研究分析，多用于高浓度料液或污物较多的物料分离，缺点是能耗大，有效分离面积小；中空纤维膜的力学性能强，适合高压场合的分离操作，缺点是容易被污染且难以清洗；平板膜是宏观结构最简单的一种，适用于各种分离形式，制作简单，使用方便，成本低廉，适用性最广泛。
高分子膜材料的制备 方法 xxx级 xxx专业xxx班 学号：xxxxxxx xxx
高分子膜材料的制备方法 xxx （xxxxxxxxxxx，xx） 摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。 关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法 1.引言 膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。 2.膜材料的制备方法 2.1 浸没沉淀相转化法 1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。所谓相转化法
制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。
高分子分离膜在水处理中的应用 早在20世纪初已有用天然高分子或其衍生物制透析、电渗析、微孔过滤膜。1953年，美国C.E.里德提出了用致密的醋酸纤维素制的膜将海水分离为水和盐，当时由于水的透过速度极小而未能实用。1960年S.洛布和S.索里拉金成功地开发了各向异性的不对称膜的制备方法。由于起分离作用的活性层极薄，流体通过膜的阻力小，从而开拓了高分子分离膜在工业上的应用。之后出现了中空纤维膜，使高分子分离膜更适于工业用途。70年代以来，气体分离膜、透过蒸发膜、液体膜以及生物医学用膜的研究，开拓了高分子分离膜应用新领域。 高分子分离膜是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。分离膜只有组装成膜分离器，构成膜分离系统才能进行实用性的物质分离过程。一般有平膜式、管膜式、卷膜式和中空纤维膜式分离装置。 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。 反渗透膜应用现状 在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种。估计自1995年以来，反渗透膜的使用量每年平均递增20％；据保守的统计，1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜6000支，4英寸膜26000支。2000年和2010年的市场更为强劲，膜用量一年比一年有较大幅度的提高。据估算，反渗透技术的应用已创造水处理行业全年10亿人民币以上的产值。 国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水、各种工业纯水，饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。 反渗透膜最新进展 超低压膜由于节省电耗和降低相关机械部件的压力等级引起材料费下降等优点，自1999年以来超低压膜的应用比重日益增大，这在以使用4英寸膜为主的小型装置中应用最为突出，大型装置中应用超低压膜也呈上升趋势，目前使用超低压膜的最大装置的产水量为650吨/小时。 低污染膜膜污染是反渗透应用中的最大危害。目前已有几种抗污染性能强、使用寿命长、清洗频度低且易清洗的低污染膜问世。
我国高性能聚酰亚胺薄膜关键技术实现产业化 2011年07月13日10:04科学时报我要评论(0 字号:T|T [导读]列车在高速运行的状态下,发电机的温度会升得很高,如果电机绝缘系统耐热等级不够,电机线路之间极易发生短路,造成危险。 6月30日,备受关注的京沪高铁正式开通运营。世界各国也都在积极关注高铁的发展。而新材料是支撑高铁技术的关键。 列车在高速运行的状态下,发电机的温度会升得很高,如果电机绝缘系统耐热等级不够,电机线路之间极易发生短路,造成危险。而高铁的发电机之所以能够安全平稳地正常运行,全部得益于电机绝缘系统采用了一种叫做高性能聚酰亚胺薄膜的绝缘材料。 高性能聚酰亚胺薄膜还有一个别称——“黄金薄膜”。但长期以来,这种材料的研发和生产技术完全被美国和日本等国垄断着。 近日,中科院化学所与深圳瑞华泰薄膜科技有限公司召开新闻发布会宣布:由双方合作研发的高性能聚酰亚胺薄膜已成功实现产业化。 这意味着我国在这一技术领域打破了国外的长期技术垄断,跻身国际先进水平,同时也大大加快了我国航空航天、微电子、新能源、先进制造等领域高端材料应用的国产化进程。 八年攻关,满足产业渴求 高性能聚酰亚胺薄膜性能稳定,形态多样,用途广泛。在-269℃~400℃的范围内具有耐辐射、耐高热、不燃烧、高韧性、低损耗等特点,具有极高的商业价值和战略价值,被广泛应用于微电子、电气绝缘、航空航天等领域。 伴随着超大规模集成电路制造与封装等高新技术的发展,我国对高性能聚酰亚胺薄膜的需求也日益增加。上世纪90年代后期,我国对这种薄膜的年需求量为500吨,到了2010年就已经超过2800吨,每年以25%的速度增长。
《功能材料》课程论文考核表
高分子分离膜材料的研究进展 应用化学1005410220 袁强 摘要：高分子分离膜是用高分子材料制作而成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。本文将简单介绍高分子分离膜材料的起源、发展史，重点介绍高分子分离膜材料的应用前景和研究现状。 关键词：高分子材料；高分子分离膜；分离；材料 1．高分子分离膜概述 高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。 2．高分子分离膜的起源和发展史 2.1．国外高分子分离膜发展史 1849年，德国学者惠柏思用硝基纤维素制成第一张高分子膜。 1920年，麦克戈达开始观察和研究反渗透现象。 1930年，人们将纤维素膜用于超滤分离。 1940年，离子交换膜开发和利用电渗析方法建立。 1950年，加拿大学者萨利拉简研究反渗透。 1960年，洛萨和萨利拉简成功制备了具有完整表皮和高度不对称的第一张高效能反渗透膜，为该法奠定了基础。 1970年以来。超滤膜、微滤膜成功开发和应用，有支撑的液膜和乳液膜及气体分离膜也相继问世。 2.2．国内高分子分离膜发展史 我国的膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的，六十年代进入开创阶段。1965年着手反渗透技术的探索。1967年开始全国的海水淡化会战。大大促进了我国膜技术的发展。70年代进入开发阶段。这时期，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他膜的开发阶段。 3.高分子分离膜所用到的材料 最初用作分离膜的高分子材料是纤维素酯类材料。后来，又逐渐采用了具有各种不同特性的聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺(见芳香族聚酰胺纤维)、聚四氟乙烯（见氟树脂）、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亚胺等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物（见聚合物）也越来越多地被用于制分离膜，使
高分子分离膜材料研究进展 摘要高分子分离膜材料是一类新型水处理材料，其在低成本、低能耗的同时还具有高效、清洁并可富集回收目标物质等优点，可以取代蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元，因而广泛应用于医药、电子、食品、环保、化工、冶金、水处理等领域，膜分离技术的核心是高分子分离膜材料。膜分离材料作为一个热门领域，发展一日千里，通过阅读一些文献，本论文着重介绍复合分离膜、智能型分离膜、分子识别功能高分子膜、新型耐高温高分子分离膜等新型高分子分离膜。主要介绍了以上高分子分离膜材料的概念、特性、改性方法应用以及研究进展，最后提出了一些膜分离材料在未来迫切需要解决的问题和研究方向。 关键词高分子分离膜复合分离膜智能型分离膜应用开发 Review on thePolymer Membrane Material Abstract Polymer membrane material is a new type of water treatment materials, and its low cost, low energy consumption also has efficient, clean and enriching and recovering the target substance, etc., can replace distillation, extraction, evaporation, chemical adsorption unit, which is widely used in medicine, electronics, food, environmental, chemical, metallurgy, water treatment and other fields, the core membrane separation technology is the polymer membrane material. Membrane separation material as a hot area, rapid development, by reading some of the literature, this paper focuses on a composite membrane, intelligent membrane, molecular recognition polymer film, the new high-temperature polymer membrane and other new polymer membrane. Introduces the concept, features, applications, and research progress in reforming method above polymer membrane materials, and finally put forward some membrane materials urgent need to address future problems and research directions. Keywords polymer separation membrane ;composite membrane ; intelligent membrane; development and utilization Contents 1 Introduction 2polymer separation membrane materials 2.1 composite membrane 2.2intelligent membrane 2.3moecular recognitio membrane
高分子膜材料 姓名：*** 指导老师：** 专业：高分子材料2011年6月8号
摘要：高分子膜材料具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点。本文介绍高分子膜材料的分类、性能以及高分子膜材料在工业、农业以及日常生活中的应用，主要是论述高分子膜材料的研究进展以及发展前景等。 前言：高分子膜材料虽然很早就出现，但是对它的研究还是近些年来才开始。在上世纪20年代，由于石油工业的发展促进了三大合成材料品种的不断增多，高分子膜材料的应用范围也在逐渐扩大。由包装膜开始，在30年代已经将纤维膜应用于超滤分离；40年代则出现了离子交换膜和点渗析分离法；50年代出现了饭渗透法膜分离技术；60年代又加拿大和美国学者分别成功的制造出了高效能膜和超过滤膜，总之，国外高分子膜材料技术的发展是迅速的。近年来，我国的科研工作者也开始重视这方面的研究，膜的汇总类及应用范围在不断扩大，其中用量最大的是选择性分离膜，如离子交换膜、微孔过滤膜、超过滤膜、液膜、液晶膜等等。目前已应用的领域有核燃料及金属提炼、气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的孩子早、医药、食品农药、化工等各个方面。
众所周知，进入二十一世纪以后，环境已经成为制约各国发展的重要因素，各种各样的工业废水、废气以及工业垃圾对环境造成了巨大破坏。而高分子膜材料以其独特的微处理性可以很好的清除废水、废气以及工业垃圾中所含有的有毒重金属、有机物和矿物质等物质，因而在新世纪高分子膜材料必然迎来新的发展。
目录 第一节：高分子膜材料的研究分类 (2) 第二节：各种高分子膜材料的的介绍 (3) 第三节：高分子膜材料的发展前景 (5) 第四节：高分子膜材料的性能 (6) 第五节：高分子膜材料的应用 (8) 参考文献 (11)
高分子膜材料 高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前高分子材料在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域得到广泛的应用，已经成为现代社会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料不仅成为工农生产及人们日常生活中不可缺少的材料，也成为发展高新技术所需要的高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。 自从20世纪20年代高分子科学建立以来，功能高分子就随之发展起来。至今已成为高分子科学中的一重要部分，新型功能高分子材料更是在材料科学领域中充满活力。例如特种高分子材料、分离功能高分子材料、高分子微球材料、导电高分子材料、光学性能高分子材料、医用高分子材料等等。这些新材料将成为高分子材料的希望。 膜技术是当代高校分离新技术，与传统分离技术相比，它具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、不污染环境、便于与其他技术集成等非常突出的优点。在当今世界能源、水资源短缺，水和污染日益严重的情况下，膜分离科学得到了世界各国的重视，成为实现经济可持续发展的的重要组成部分。世界著名化学与膜科学专家黎念之院士在访问我国时说：“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工业的未来。”因此，膜技术的发展将有力地推动我国相关行业的发展。 一、高分子膜的分类 1、按膜的材料分 按置备膜的材料种类来分，可将高分子分离膜分为纤维素脂类和非纤维素脂类。 2、按膜的分离原理及适用范围分 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 3、按膜断面的物理形态分 根据分离膜断面的物理形态不同，可将其分为对称膜、不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等。 4、按功能分类 按高分子膜的按功能分类分为离子膜（包括气体分离膜、液体分离膜、液体分离膜、离子交换膜、化学功能膜）、能量转化功能膜（包括浓差量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能转化膜电能转化膜、导电膜）、生
高性能金属新材料（特种金属功能材料、高端金属结构材料） 一、金属类新材料 金属新材料按功能和应用领域可划分为高性能金属结构材料和金属功能材料。高性能金属结构材料指与传统结构材料相比具备更高的耐高温性、抗腐蚀性、高延展性等特性的新型金属材料，主要包括钛、镁、锆及其合金、钽铌、硬质材料等，以及高端特殊钢、铝新型材等。金属功能材料指具有辅助实现光、电、磁或其他特殊功能的材料，包括磁性材料、金属能源材料、催化净化材料、信息材料、超导材料、功能陶瓷材料等。 与其他材料相比，稀土具有优异的光、电、磁、催化等物理特性，近年来在新兴领域的应用急速增长，其中永磁材料是稀土应用领域最重要的组成部分，2009年永磁材料占稀土新材料消费总量的57%。在国家新兴产业政策的推动下，新能源汽车、风力发电、节能家电等领域将拉动稀土永磁材料钕铁硼磁体的需求出现爆发式增长。建议重点关注钕铁硼行业龙头中科三环、宁波韵升，以及稀土资源类企业包钢稀土、厦门钨业等。 钢铁材料、稀有金属新材料、高温合金、高性能合金是属于金属类工程结构材料。 ①、钢铁材料和稀有金属新材料 钢铁材料提高钢材的质量、性能，延长使用周期，在钢铁材料生产中，应用信息技术改造传统的生产工艺，提高生产过程的自动化和智能化程度，实现组织细化和精确控制，提高钢材洁净度和高均匀度，出现低温轧制、临界点温度轧制、铁素体轧制等新工艺。 稀有金属新材料指高强、高韧、高损伤容限钛合金，以及热强钛合金、锆合金、难熔金属合金、钽钨合金、高精度铍材等。 ②、高温合金和高性能合金 高温结构材料主要种类包括：高温合金、粉末合金、高温结构金属间化合物，以及高熔点金属间化合物等。 二、高性能结构材料 从世界上新材料的发展趋势看，钢铁材料和有色金属材料的生产一直在向短流程、高效率、节能降耗、洁净化、高性能化、多功能化的方向发展。结构材料其主要功能是承担负载（如火车、汽车、飞机）。汽车用钢近年来已从一般钢铁发展为使用高强合金钢、铝合金或特殊的高强Mg基合金，高强Ti合金在高强钢中有重要位置，不锈钢则有取代碳钢的趋势。用于军用飞机的Al合金及一般钢材则被先进的Ti合金及高分子基复合材料所取代。进一步还需要发展碳纤维增强复合材料或Al基复合材料。 结构材料的主体有： （1）钢铁 钢铁材料，特别是具有多相结构和复杂成分的优质钢具有重要的应用前景和潜在优势，需要开展相应的基础研究。联系微米和纳米技术的纳米层间结构、织构以及晶界和界面都可视为改善钢铁材料的重要途径。 （2）Al合金 Al基材料及相应的沉淀硬化效应导致高强铝合金的出现，相关技术工艺已发展为“沉淀科学”，它涉及“相”间晶体结构的匹配性以及合金的稳定性，特别是时效合金的稳定性直接影响航空或空间应用，因此可视为Al合金基础研究中的重要问题。 （3）Mg合金 镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动、风动工具和医疗器械等领域。镁合金是最轻的工程结构材料，以其优良的导热性、减振性、可回收性、抗电磁干扰及优良的屏蔽性能等特点，被誉为新型“绿
常见的专用术语： COD—化学需氧量BOD—生化需氧量COC—化学耗氧量OC—耗氧量SS—悬浮物SDI—污染指数TDS—总溶解固体物
一、工程塑料 塑料：以合成树脂为主要组成的材料，通常可在加热，加压条件下塑造成一定形状的产品。 1．塑料的组成 ①合成树脂---由低分子化合物通过缩聚或聚合反应合成的高分子化合物，是塑料的主要组成，决定塑料的类型及基本性能。 ②添加剂-----改进性能 固化剂促进交连-----体型网状结构----更坚硬，稳定 增塑剂提高树脂的可塑性和柔软性 稳定剂防止受热，光作用而过早老化 润滑剂防止成型过程中粘模 着色剂着色 阻燃剂阻燃 填料等增强，性能改造 增强剂石墨，三硫化钼，石棉纤维和玻璃纤维等。 2．塑料的分类及特点 （1）按热性能分类 热塑性塑料加热时软化，可塑造成型，冷却后复硬，可反复进行。 优点：加工成型简便，机械性能较好，是塑料中性能较好的工程塑料。 缺点：耐热性和刚性较差。 典型品种：聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯及其共聚物ABS（丙烯腈，丁二烯和苯乙烯），聚甲醛，聚碳酸酯，聚苯醚等。 热固性塑料初加热时软化，可塑造成型，固化之后再加热将不再软化，不溶于溶剂。 优点：耐热性好，受压不易变形。 缺点：机械性能不好（可加入填料来提高强度） 典型品种：酚醛，环氧，氨基，不饱和聚酯，聚硅醚树脂等。 （2）按使用范围分
通用塑料应用范围广，生产量大，价廉 如：聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚烯烃，酚醛塑料和氨基塑料等。 工程塑料综合工程性能（机械性能，耐热耐寒性能，耐蚀性和绝缘性等）良好。如：聚甲醛，聚酰胺，聚碳酸酯，ABS等。 耐热塑料可在较高温度下工作（100~200℃） 如：聚四氟乙烯，聚三氟氯乙烯，有机硅树脂，环氧树脂。 3．常用塑料简介 常用材料及性能
亲和膜色谱的研究进展摘要：亲和膜色谱又称亲和膜分离，其在生物大分子的分离纯化中作为一种综合性的技术出现在80 年代末。亲和膜色谱主要优点是克服了颗粒状多孔载体扩散传质阻力大的缺点，代之以对流传质，这样就可以在较低的操作压和较高的流速下对目标物进行快速的分离和纯化，从而缩短操作时间、提高纯化效率。本文介绍了亲和膜色谱的分离过程，评价了亲和膜基质材料活化、改性方法，给出了配基、间隔臂的选择原则，并简单介绍了亲和膜色谱技术的应用。关键词：亲和膜色谱、分离过程、膜基质、配基、间隔臂、应用 Recent Advances in Affinity Membrane Chromatography Affinity membrane chromatography (AMC) was developed as an integrative technology for the purification of biomacromolecules in the end of 1980s. Affinity membrane are achieved by attaching affinity ligands to the inner suface of the through pores in microfiltration membranes. So the main feature of AMC is the elimination of pore diffusion that exists as themain mass-transfer resistancein conventional column chromatography with porous particles. In an AMC, target products included in a crude mixture can bind to the affinity ligands by passing througe the membrane. Thu，sAMC can be operated at a high flow rate with a low pressure drop, resulting in a large throughput for protein purification. This article reviews the fundamental aspects of affinity membrane chromatography, separating process anidts application. Activating and modifying methods of matrix materials are introduced. The principles of selecting ligands and spacer arms are elucidated.The advances in the theoretical aspect study and trends of AMC are also described. Keywords: Affinity membrane chromatography, membrane matrix, ligand, spacer arm, application 1 前言近年来，生命科学和生物工程得到了迅速发展，蛋白、酶、多肽、疫苗等生物制品成本的30%?60%来自于分离过程。分离过程的成效已成为生物技术发展的一个重要方面。这些生物大分子一般都具有生物活性，一旦脱离了它们原来的生理环境，或与某些金属或载体相接处，很容易改变其分子构象，并失去其固有的活性。它们的热稳定性也比较差，有的需在恒温(如体温)才不变性，有的需在
膜材料对比 一．膜分离技术 膜分离技术是一种利用半透膜将组分从流过半透膜的料液进行机械分离的一种先进的分离技术。在半透膜的膜壁上分布着众多的微孔，正是这些微孔决定了半透膜的分离性能。根据微孔孔径的不同，可将分离膜分为微滤（MF ）、超滤（UF ）、反渗透（RO ）、纳滤（NF ）等。 由于膜分离技术具有诸多优势，如常温下操作、分离过程无相变、节能、污染小等，作为一项成熟的技术，它已被广泛应用于工业用水及生活用水的制备，藻类和细菌的脱除，食品工业以及饮料果汁的提纯等。 超/微滤是细菌和隐孢子虫、鞭毛虫等原生寄生虫的绝对屏障（一般细菌的粒径范围在0.2~0.6μm 之间），因此超滤膜被广泛应用于污水回用和城市给水处理，特别是作为RO 系统的预处理方法，更显示了超滤膜的优越性。 膜分离孔径和分离对象如下表和下图所示 表1 膜分离孔径 图1 膜分离图谱 上图显示了水中各种杂质的大小和去除它们所使用的分离方法, 反渗透主要用来去除水中溶解的 细菌、悬浮物，贾 第鞭毛虫，隐孢子虫，酵母 蛋白质、病毒、盐、胶体 盐、胶体、杀虫剂 蛋白质、病毒 盐、胶体、杀虫剂 盐 盐 水 微滤 超滤 纳滤 反渗透
无机盐；而超滤则可以去除病毒、大分子物质、肢体等；超/微滤能够去除水中的细菌、灰尘, 具有很好的除浊效果，这是传统的过滤 ( 如砂滤、多介质过滤等 )工艺无法实现的。 起滤膜分离产品从形式上分为中空纤维、管式、卷式、平板式等,从材质上分 PP、PE、PS、PES、PVDF、PAN 等多种。这些膜产品能够具备优异的分离能力 , 是和它的结构及材料密不可分的。图2显示了聚合物膜材料的结构。 图2 聚合物膜材料的结构 膜分离产品最近受到了市场的高度关注,这是因为它具有如下的优点: √对杂质的去除效率高，产水水质大大好于传统方法； √大大减少化学药剂的使用，避免相当污染； √系统易于自动化，可靠性高。运行简易，设施只有开启，关闭两档； √占地面积小； √节约水源，比常规水处理系统费用低廉。 二．技术对比分析 2.1 中空纤维超滤膜材料性能 目前市场上比较常见的是聚砜（PS）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙稀（PVC）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）等六类。 其中，PS多用于水质较好的处理过程（如纯水制备）、血液透析、气体分离等领域。PE、PP、PVC 多用于水净化领域（如自来水处理等）。PES的适应性较强，可适用于水净化、中水回用等领域。PVDF 适应性最强，可适用于水净化、中水回用、工业废水处理等各个领域。 2.1.1 烯烃类（PP、PE、PVC） （1）聚乙烯（PE） 聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯（CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30大气压)有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量高达几十万。如果是在高压
高分子膜材料的发展与应用 姓名：熊腾飞 班级：材科jd1401 学号：0121401101309 班级序号：28 摘要：作为膜分离技术的核心,膜材料越来越受到人们的重视。目前膜材料的研究主要集中在已开发的功能高分子膜材料和无机膜材料。相比无机膜材料，有机膜材料具有韧性好、成型性好、相容性好、空隙率大等优点，已成为成为研究的热点。本文首先对高分子分离膜的概念，分离机理，膜的分类进行了简介。全文主体是高分子分离膜的发展与应用，着重介绍了四类高分子膜材料的研究进展，包括天然高分子类、聚烯烃类、聚酰胺类以及聚砜类膜材料，涉及其特点、应用情况、缺点、改性方法等。在文章结尾，总结了高分子分离膜面临的共性问题，并展望了最合适的解决方法。 关键词：高分子，膜材料，分离，改性 1.引言 随着科技的发展与社会的进步，人们对分离技术的要求逐渐提高。特别是21世纪以来，药物缓释、肾脏透析膜、气体分离富集、海水淡化、污水处理、共沸物分离、食品加工等研究应用热点都离不开高水平的分离技术[1]。传统的分离技术主要有沉淀、过滤、重结晶、筛分、蒸发、离子交换等。然而，这些技术都伴随着大量能量的消耗。相比之下，膜分离技术耗能较低，且过程相对简单，选择性高，被誉为“化学工业的明天”[2]。膜分离技术的核心在于膜，可分为无机分离膜和有机分离膜。无机分离膜难以成型，脆性强，抗冲击性有限，其低孔隙率也使其性能降低。有机分离膜（也称高分子分离膜）很好的克服了这些缺点，不仅成型性好、韧性强，而且兼具环保、高选择性分离、生物相容性强、可设计性强的特点[3]。然而，有机分离膜的发展也面临着一些挑战。 2.基本概念 2.1高分子分离膜的定义及评价标准 高分子分离膜，广义来讲，是指由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离
第36卷，增刊 红外与激光工程 2007年6月V ol.36 Supplement Infrared and Laser Engineering Jun.2007 收稿日期：2007-04-30 基金项目：部委项目资助（6906005001，6906002043）；教育部“新世纪优秀人才支持计划”（NCET-05-0465）资助 一种高性能聚碳酸酯薄膜的制备及表征 季春玲1，张晓阳1，张 彤1，崔一平1，朱劲松2，周经纶2，范江峰2 （1.东南大学 电子科学与工程学院，江苏 南京210096；2.国家纳米科学中心，北京 100080） 摘要：研究了一种高性能聚碳酸酯（PC ）薄膜。将PC 粉末配成不同浓度的聚碳酸酯溶液，用旋转涂覆法在玻璃衬底上制备了均匀透明的聚碳酸酯薄膜，并对材料和薄膜的热性能及光学性能等分别进行了表征。对材料通过示差扫描量热法（DSC ）测得了玻璃化转变温度；对薄膜用紫外光谱法测量了吸收谱及光损耗，并用棱镜耦合仪测量了其折射率、膜厚及折射率随温度的变化；另外，还分析了不同实验条件对材料成膜性的影响。实验结果表明，这种新型聚碳酸酯材料具有高玻璃化温度和低吸收损耗等优点，适用于制作光波导器件芯层。 关键词：聚碳酸酯； 玻璃化温度； 旋转涂覆法 中图分类号：O484 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2007)增(激光)-0420-04 Fabrication and characterization of a high performance polycarbonate film JI Chun-ling 1, ZHANG Xiao-yang 1, ZHANG Tong 1, CUI Yi-ping 1, ZHU Jing-song 2, ZHOU Jing-lun 2, FAN Jiang-feng 2 (1.School of Electronic Science and Engineering,Southeast University, Nanjing 210096, China; 2.National Center for Nano Science and Technology, Beijing 100080, China) Abstract: A high performance polycarbonate(PC) thin film was investigated. The PC solutions with different concentration were spin coated to fabricate smooth PC films on glass substrate. Both the thermal and optical properties of this PC powder and film were characterized. The glass transition temperature (T g ) of this PC was measured by DSC. The absorption spectrum and thereafter optical loss for the PC films were determined by spectrum analyzer. The films refractive index, thickness, and d n /d t were analyzed by prism coupler. Besides, the influence of the spin coating conditions on the film properties was also investigated. By the characterization, this novel PC material exhibit high T g and low optical loss, which indicates it is promising to fabricate the core layer for optical waveguide devices. Key words: Polycarbonate; Glass transition temperature; Spin coating 0 引 言 目前，低损耗，高性能的聚合物光波导材料是国内外研究的热点。聚合物材料被认为是实现集成光器件的重要材料，可广泛应用于光通信，光电、热电转 换器件，方向耦合器，非线性光学等领域[1-3]。聚合物材料的优势在于其低损耗，高性能，聚合物薄膜在多种衬底比如玻璃、硅片及InP 上的成膜性都很好。用于集成光学的材料必须有高透明度，好的化学、物理性能，高的机械强度以及良好的热稳定性。