通过非溶剂诱导相分离形成聚胺膜:从分子动力学模拟的洞察力
George V Theodorakopoulos1, Dionysios S Karousos1, Evangelos P Favvas1
1Institute of Nanoscience and Nanotechnology, NCSR Demokritos, Athens, Greece.
ChemPlusChem
|April 16, 2024
概括
分子动力学模拟探索了使用n-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 和一种更绿色的溶剂 γ-butyrolactone (GBL) 的聚胺膜形成. 两种溶剂都产生了类似的多孔结构,GBL显示了稍微窄的孔分布,影响了表面的湿透性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 聚胺膜对于分离过程至关重要.
- 非溶剂诱导相分离 (NIPS) 是一个关键的制造方法.
- 研究更绿色的溶剂对于可持续的材料开发至关重要.
研究的目的:
- 通过NIPS使用常规 (NMP) 和更绿色 (GBL) 溶剂来研究P84聚胺膜形成.
- 为了比较由这些不同的溶剂系统形成的膜的形态特征和表面特性.
- 了解聚合物度和溶剂选择对膜结构和可湿性的影响.
主要方法:
- 用分子动力学模拟来建模相位分离过程.
- 聚合物溶液是在从实验云点数据中确定的双节边界沿线的组合中准备的.
- 分析了膜形态,并评估了表面的湿透性.
- Brunauer-Emmet-Teller (BET) 分析被用来描述纳米结构的表面积.
主要成果:
- 无论是NMP还是GBL系统都成功地形成了多孔的聚胺膜.
- 两种溶剂系统的膜形态在质量上是相似的.
- 表面湿透度与聚合物含量和BET特定表面积相关.
- 与NMP衍生膜相比,GBL衍生膜的孔径分布略微窄一些.
结论:
- GBL是NMP的可行绿色替代品,用于制造具有可比孔隙结构的P84聚胺膜.
- 聚合物度显著影响膜表面的湿透性.
- 通过分子动力学模拟的NIPS过程,为控制膜形态和特性提供了洞察力.


