聚電解質(zhì)絡(luò)合物的可加工性及其功能材料的構(gòu)建基礎(chǔ).pdf

1、聚電解質(zhì)絡(luò)合物（Polyelectrolyte complexes，PEC）是一類重要的多組分高分子材料。低濃度的PEC分散液在基因和DNA傳輸、藥物控釋、微膠囊、絮凝以及造紙?jiān)鰪?qiáng)等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。然而，固態(tài)PEC-般不溶不熔，難于加工，這一缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了其多功能性優(yōu)勢的發(fā)揮。因此，迄今為止，對PEC本體材料的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)及應(yīng)用研究十分缺乏。本文提出“酸保護(hù)-去保護(hù)”法制備可加工PEC本體材料（在水介質(zhì)中可分散），獲得了其高性能滲透汽化

2、（Pervaporation，PV）膜和高強(qiáng)度納米雜化膜。研究了基于荷電PEC的層層自組裝多層膜的制備及應(yīng)用，首次發(fā)現(xiàn)PEC的分形自組裝現(xiàn)象。
　　 選用聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(PDMC)和殼聚糖(CS)為陽離子聚電解質(zhì)，羧甲基纖維素鈉(CMCNa)為陰離子聚電解質(zhì)，提出“酸保護(hù)-去保護(hù)”法制備了PDDA-CMCNa、CS-CMCNa和PDMC-CMCNa三種可加工、離子絡(luò)合度可控的P

3、EC固態(tài)材料。鹽酸濃度臨界值為0.001～0.03M。采用紅外、元素分析、差示量熱掃描儀、熱失重和廣角X衍射研究了PEC固體性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)PEC非晶、無玻璃化轉(zhuǎn)變。采用粘度、Zeta電勢、光散射、掃描電子顯微鏡、透射電鏡和原子力顯微鏡研究了PEC分散液性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其基本結(jié)構(gòu)單元為內(nèi)部交聯(lián)、荷負(fù)電的針／棒狀的PECA聚集體納米粒子。進(jìn)一步研究了PEC分散液的自組裝，發(fā)現(xiàn)可形成樹枝狀分形圖案（分形樹）。研究了分形樹的結(jié)構(gòu)、形成和初步調(diào)控。發(fā)現(xiàn)，分

4、形樹圖案由PECA粒子自組裝形成，厚度約為400～600nm，維數(shù)在1.75～1.81之間。PEC分散液的自組裝過程符合擴(kuò)散限制聚集模型，荷負(fù)電PEC納米粒子間的屏蔽效應(yīng)是“分形樹”形成的關(guān)鍵。升高PEC分散液濃度、溶劑揮發(fā)溫度，降低分散液pH值，向分散液中添加有機(jī)溶劑和改變PEC化學(xué)結(jié)構(gòu)均破壞“分形樹”圖案的形成。
　　 采用溶液鑄膜法，以聚砜為底膜，制備了PDDA-CMCNa、CS-CMCNa和PDMC-CMCNa三種均質(zhì)P

5、EC膜，研究了其滲透汽化異丙醇脫水性能。發(fā)現(xiàn)PEC膜對水-異丙醇體系脫水都呈高選擇性（透過液中水含量＞99.1wt％）和超滲透性。例如，PDMC-CMCNa HPECM0.46在70℃下對10wt％水-異丙醇體系脫水的通量高達(dá)4.2kg/m2h，分別為原料CMCNa膜和商品化聚乙烯醇膜的4倍和5倍。提出“水通道”結(jié)構(gòu)模型解釋了PEC膜的超高滲透汽化性能。由絡(luò)合度為0.28的PDDA-CMCNa PEC0.28與聚乙烯醇制得的共混膜（質(zhì)量

6、比1:1）70℃下用于10wt％水-異丙醇體系脫水，通量達(dá)1.35kg/m2h，較商用聚乙烯醇膜提高約1倍。
　　 提出原位離子絡(luò)合法，制備了含有二氧化硅和多壁碳納米管的PEC納米雜化膜。發(fā)現(xiàn)，在5wt％和7wt％臨界含量以下，二氧化硅和碳納米管在PEC基體內(nèi)分散性良好。在最佳碳納米管含量（7wt％）時(shí)，PDDA-CMCNa PEC/MWCNT納米雜化膜的拉伸強(qiáng)度、模量和斷裂伸長率分別為65Mpa，2.8Gpa和3.4％，為純P

7、EC膜的2.7，2.3和1.8倍。滲透汽化實(shí)驗(yàn)表明，分散有二氧化硅和碳納米管的PDDA-CMCNa PEC納米雜化膜保持了PEC基體優(yōu)良的滲透性和選擇性。
　　 以荷電PDDA-CMCNa PEC納米粒子作為新型層層自組裝基元，在石英片、聚丙烯腈多孔底膜和光纖上成功構(gòu)筑了多層膜。發(fā)現(xiàn)，以PECA粒子作為組裝單元可加速組裝進(jìn)程。例如，(PDDA-CMCNa PECA-/PDDA-PSS PECA+)10多層膜在石英片上的增長速度高