一、简介

众所周知，通常的表面活性剂分子由亲油的碳链联接亲水头基(可以是离子基团或非离子链，例如聚氧乙烯链)构成，故又称两亲分子。在同种表面活性剂形成界面吸附层或体相中聚集体等分f有序组织过程中，受到二种相反力的作用。一种是表面活性剂分(离)子碳链间的疏水相互作用，它促进r碳链间的缔合。另一种是表面活性剂分(离)子亲水头基间的静电斥力和水化层的排斥作用，阻止两亲分子的接近。表面活性剂分(离)子在自组织结构中排列的平衡距离则是碳链间的疏水力和头基间静电以及水化层综斥力的作用结果[ 1 ]。

借助超声波作用促进两亲性分子的疏水端与基体作用，或在过氧类引发剂的共同作用下，加强两亲性分子的疏水端与基体表面的连接，提高材料表面的稳定性 。用表面包埋改性的方法提高薄膜材料表面亲水性能，使表面形成稳定的化学结构。

二、 表面包埋改性

包埋法是以两液相沉积过程（two-liquid deposition/entrapment process）及表面物理互穿网络（surface physical interpenetrating, SPIN）理论为代表，利用聚合物在特定溶剂中的溶胀/退溶胀的可逆行为而来实现对聚合物的改性。目前主要集中在生物医药高分子，组织工程等领域应用，用于改善聚合物表面的生物兼容性。上世纪80年代末，Ruckentein[ 2 ]等曾提出”两液相沉积过程”的概念，它利用两亲性大分子在疏水聚合物表面的定向吸附，借助溶剂的溶胀/退溶胀效应，将两亲性分子的疏水端截留在聚合物表层内同时亲水端暴露在聚合物表面外，达到亲水改性的目的。两亲性分子（又叫兼性分子），包括一个亲水极的头部和一个疏水极的尾部。其头部由胆碱、乙醇胺等形成，尾部由两条脂肪酸链形成。在水溶液中它们能自动形成双分子层结构，使疏水的尾部埋藏在里#8230;#8230;所谓的亲水，大体上可以理解为亲水就是可以溶解或电离在水中，疏水就是不能在水中电离，会排斥水。在Ruckentein方法基础上，Hubbell[ 3 ]等人于1991年提出了”表面物理互穿网络（SPIN）”理论。该方法包含两个步骤：首先以选择适当的溶剂溶胀(而不是溶解)聚合物载体的表面区域，使溶剂中的改性剂能够通过溶液共混作用插入载体的表面溶胀区，然后迅速将该载体投入到载体聚合物的非溶剂中，使表面溶胀区域迅速退溶胀，收缩的载体聚合物分子链通过缠绕作用包埋固定住改性剂的分子链。由于所选的溶剂没有足够的溶解能力，溶胀作用仅限于聚合物载体的表面区域，而不易影响到聚合物载体的本体，从而实现聚合物的表面改性。近几年来，Robin等在这两种方法和理论的基础之上，进一步提出”包埋（Entrapment）”的概念。”包埋法”的本质思想是：载体聚合物的表层区域在特定的溶剂条件下，具有可逆的溶胀-退溶胀效应（类似凝胶性质），其可逆行为控制了改性物种的植入与锚定[ 4,5 ]。”包埋法”成为近年来普遍被认可和使用的一种名称。然而包埋法在实现过程中会受到有机溶剂的种类、浓度、处理时间等诸多因素的影响与制约[ 6 ]，并且得到的改性聚合物体系结构不够规则，缺乏足够的稳定性。在物理包埋的基础上，引进化学键固定改性物种在聚合物表面，将会适当的提高稳定性。

三、 提高薄膜材料表面亲水性能

薄膜材料的关键是膜，它必须具有良好的选择透过性，很好的化学稳定性和一般的机械强度[ 7 ]。聚合物由于其性能优良，价廉和易加工性[8,9],是制膜的主要材料，然而，疏水性的聚烯烃微孔膜在处理水体系时会产生一系列问题，如透过膜传质需要较高的驱动力，能耗较高，而且疏水性膜还易受到蛋白质等带有疏水基团有机物的污染，并且污染物不易洗脱，严重影响了有机膜的使用寿命、限制了膜材料的使用范围[ 10 ]，解决以上问题的主要途径是对多孔膜表面进行亲水化改性[ 11-13 ]。

机械共混是以膜材料与其它聚合物实施物理共混，来改变亲水性能[14]，能有效地调节膜的亲水性、膜结构和膜的孔径分布，是制备高性能超滤膜的有效途径之一[ 15 ]。

钱艳玲[ 16 ]以聚醚链段为侧链的两亲性梳状聚醚硅氧烷（ACPS）为改性剂，相转化法制备了聚偏氟乙烯（PVDF）多孔膜，不但亲水性能得到了显著提高，膜的强度也随之提高。

随着自组装概念的提出，薄膜材料亲水性能改良有了新的途径。20世纪80年代末，诺贝尔化学奖获得者Lehn 教授创造性地提出了超分子化学的概念[17]，认为超分子化学是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学，它主要研究两个或多个分子之间的非共价键的弱相互作用，如氢键、范德华力、偶极/偶极相互作用、亲水/疏水相互作用以及它们之间的协同作用而生成的分子聚集体的结构与功能。超分子化学的出现使得科学家们的研究领域从单个分子拓宽至分子的组装体系。自此，各种制备有序超分子薄膜的自组装技术便应运而生。所谓自组装[18]就是指在无外界干扰的情况下复杂体系能自发地将体系中的分子组装成有序的结构，形成具有特殊结构的和形状的集合体的过程。基于溶液中自组装过程的制膜方法，大致有三类：（1）LB 膜技术；（2）基于化学吸附的自组装技术；（3）交替沉积技术。LB 膜技术是一种把气/液界面上的单分子膜转移到固体表面的成膜技术[19]，将具有脂肪疏水端和亲水基团的两亲性分子溶于挥发性的有机溶剂中，使其铺展在平静的气/水界面上，待溶剂挥发后沿横向施加一定的表面压力，这样溶剂分子便在水面上形成排列紧密、结构有序的单层膜。然后将单层膜转移到固体基片，这就制得LB 膜。LB 膜法实质上是一种人工控制的特殊吸附方法，可在分子水平上实现某些组装设计。利用化学键（含氢键）的作用进行自组装成膜，即化学吸附成膜法[20]。交替沉积技术是1991年德国Mainz大学的Decher[ 21 ]首先提出来的，其原理是：将带正电荷的固体表面与溶液中阴离子聚电解质接触、吸附，然后用水洗净，使表面带负电，再浸入阳离子聚电解质溶液中取出，表面即成正电，如此往复进行，即成多层自组装膜。此法可以在分子水平上控制膜的厚度、结构和组成。