文 献 综 述

1 前言

膜分离技术是适应当代新产业发展的一项高技术，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高技术之一[1]。高分子分离膜是用人工或天然合成的高分子分离膜，可借助于化学位差的推动对双组份或多组份的溶质和溶剂进行分离、提纯，使传统的分离工序发生革命性的变化，广泛应用于化学工程、生物技术、医学、食品工业、环境保护、石油探测等众多领域[2]。目前，大多数的膜技术依赖于聚合物膜，高分子科学的发展为分离膜的研究和发展提供了良好的条件。然而，单一的某种聚合物通常难以满足膜材料的多方面性能要求。聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜类(PSF)等常用膜材料，虽然原料易得且容易成膜，但这些聚合物表面能较低，具有较强的疏水性，使膜容易遭受污染，劣化了膜的分离性能，限制了其在水相分离体系的应用。因此，对膜进行改性就显得尤为重要。

超声波是指振动频率范围在20 kHz-1000 MHz之间的声波，超声波技术的应用几乎遍及高分子科学的各个领域[3],在聚合物表面改性中也发挥着不可替代的作用。近年来，利用两性分子对高分子膜表面进行功能化改性的研究逐渐受到重视，两性分子对高分子膜表面进行修饰赋予膜表面以新的功能，且官能团的适用能力更强，进一步加强了两性离子在高分子膜表面功能化改性中的优势[4]。因此我们研究了在超声波的促进下，利用两亲性分子对聚合物表面进行包埋改性。

2 自组装膜技术

自组装（Self-assembly）是指分子及纳米颗粒等结构单元在平衡条件下靠自发的化学吸附或化学反应在底物上自发地形成热力学上稳定的、结构上确定的、性能上特殊的一维、二维甚至三维有序的空间结构的过程。自组装技术是一种自下而上，由小而大的制作方向，即从原子或分子级开始完整地构造器件。分子自组装膜(Self-assembly Film，SAF)是构膜分子通过分子间及其与基底材料间的物化作用而自发形成的一种热力学稳定、排列规则的单层(或多层)分子膜。自组装单分子膜(Self-assembled Monolayers: SAMs)是近20年来发展起来的一种新型的有机超薄膜，具有更高的有序性和取向性、高密堆积、低缺陷和结构稳定性等优点[5]。利用自组装技术在制备多层复合膜、大分子物质、纳米颗粒及超晶格等方面也进行了广泛的应用[6]。

影响自组装体系形成的因素包括分子识别、分子构造块（组分）、溶剂和热力学平衡等[7]。分子自组装的中心是分子识别，只有通过分子识别，超分子自组装体系才能表现出特定的功能。分子识别可定义为某给定受体（Receptor）对作用物（Substrate）或给体（Donor）选择性结合并产生某种特定功能的过程。它包含两方面的内容:一是分子间有几何尺寸、形状上的相互识别；二是分子对氢键、π-π相互作用等非共价相互作用的识别。有机分子的结晶过程被认为是分子识别最为准确和典型的实例。有机分子晶体是上百万个分子通过极其准确的相互识别自我构造的组装体。分子识别对自组装是极其重要的，自组装过程的关键就是界面分子识别，其驱动力包括氢键、范德华力、静电力、官能团的电子效应、立体效应和长程作用等[8]。

3 包埋改性聚合物膜研究

聚合物膜改性的方法可以分为化学改性和物理改性两大类。化学改性有表面处理(如臭氧处理)、辐照、接枝、界面聚合和交联等，这类方法通常需要引入繁琐的后处理步骤，且易对膜的分离和机械性能造成影响，不适宜大规模应用。低温等离子体处理是近年来得到重视和发展较快的方法[9,10]。物理改性方法主要包括表面涂覆和共混。表面涂覆通常是将表面活性剂(如F127)或小分子有机质，如乙醇、甘油等涂覆在膜表面和膜孔壁，这些改性剂在膜使用过程中容易流失，得不到持久的改性效果。而共混是一种最简单，也是最常用的膜改性方法，具有以下优点：改性与成膜同步进行，工艺简单，不需要繁琐的后处理步骤；改性剂能同时覆盖膜表面和膜孔内壁，尤其是中空纤维膜内壁；不会引起膜结构的破坏。

聚合物表面改性中的颇受关注的应用三类自组装技术主要包括: 通过离子键引入改性物种的”静电组装法”；通过共价键吸附活性物质在聚合物表面的”自组装单分子技术”；以物理方式固定改性物种的”包埋法”[11]。