SIEPM课题组在可控界面聚合领域再添新成果——揭秘长链异构烷烃作为有机相溶剂对界面聚合反应的影响

该项研究工作聚焦通过界面聚合法制备薄层复合反渗透膜过程中文献报道与工业化生产上选用有机相溶剂的差异：实际大规模生产中常用的长链异构烷烃不仅在安全性和经济性上更胜一筹，而且与实验室小规模试验常用的正己烷等短链正构烷烃相比具有更高的粘度和对聚酰胺更强的溶解能力。

图1 近二十年文献报道的界面聚合法制备薄层复合脱盐膜涉及使用的烷烃有机相溶剂统计

本文从不同烷烃有机相溶剂与水形成的界面性质出发，通过计算机模拟的手段，在胺和酰氯小分子及聚酰胺寡聚体尺度的动力学和热力学层面深度揭示了具有一定粘度的长链异构烷烃可以抑制酰氯单体的扩散，提高聚酰胺寡聚体的溶解度，调控界面聚合反应更加平稳，交联反应更加充分。因此使用异构烷烃合成的聚酰胺薄膜厚度降低、粗糙度下降，交联度提升、截留分子量减小。使用该聚酰胺薄膜制备所得薄层复合膜用于反渗透过程中时具有较高的水渗透通量和氯化钠截留率，综合性能超过了很多代表性的薄层复合反渗透膜制备策略。

图2 分子动力学模拟得到的主要结论和不同烷烃有机相对界面聚合过程影响的机理

图3 不同异构烷烃有机相溶剂中合成的聚酰胺薄膜的物理和化学结构

图4 不同条件下制备所得薄层复合反渗透膜的脱盐性能以及采用异构十二烷最优合成条件下制备的反渗透膜脱盐性能与相关文献的对比

该项工作首次关注了人们经常忽略的烷烃有机相溶剂对界面聚合反应的影响，在烷烃-水两相界面性质、反应单体和聚酰胺寡聚体的扩散及溶解性等角度深入剖析了具有一定粘度的长链异构烷烃在制备聚酰胺薄层复合膜过程中的理论优势，为打通实验室研究和大规模生产之间的壁垒迈出坚实的一步。

相关成果以“Demystifying viscous isoalkanes as the organic solvent in interfacial polymerization for manufacturing desalination membranes”为题发表在Desalination上。论文的第一作者为博士研究生马曌宇，通讯作者为浙江大学高分子科学与工程学系徐志康教授。该项工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和国家重点研发计划的资助。

原文链接：www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001191642200621X?via%3Dihub