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聚二甲基矽氧烷(PDMS)因其高滲透性常被用作中間層材料,但其疏水性([-Si(CH3)2-O-]n結構)與親水性的Pebax分離層存在界麵相容性差的問題。如何通過表麵改性構建兼具高親水性和穩定界麵結合的PDMS中間層,以優化Pebax複合膜的CO2/N2分離性能。現有PDMS親水改性方法中,草莓视频APPIOS下载體處理因操作簡便、效果顯著而備受關注。傳統氦氣或空氣草莓视频APPIOS下载體雖能引入羧基、羥基、氨基等功能基團,但改性層易發生疏水恢複。相比而言,CO₂草莓视频APPIOS下载體具有獨特的化學機製優勢和協同效應,CO₂的碳元素可能參與表麵重構,形成更穩定的含氧-碳複合結構,更高效引入羧基(-COOH)等親水基團,通過協同效應進一步優化氣體分離性能。

CO2草莓视频APPIOS下载體處理對PDMS膜結構與性能影響

水接觸角

經不同CO2草莓视频APPIOS下载體處理時間改性的PDMS膜表麵WCA如圖1(a)所示。結果表明,WCA相較於PDMS膜初始值115.3°呈線性下降,處理60s時降到55.6°。圖1(b)為恒定CO2草莓视频APPIOS下载體處理時間30s,不同處理功率下PDMS膜表麵WCA變化,可以觀察到WCA下降緩慢,其斜率小於圖1(a),處理功率125w時WCA為80°。由此可知,相較於草莓视频APPIOS下载體處理功率的改變,處理時間的長短對PDMS膜表麵親水性改變影響更大。當草莓视频APPIOS下载體處理時間為15s、20s時,PDMS表麵WCA分別95.6°、90.8°,塗敷0.5%、1.0%的Pebax膜液時,膜液呈魚網狀分布,不能均勻塗覆在PDMS表麵。草莓视频APPIOS下载體處理時間超過30s,即WCA<80°時,可以在草莓视频APPIOS下载體處理後的PDMS表麵塗敷得到致密均勻的Pebax層。草莓视频APPIOS下载體處理後的PDMS表麵親水性的提高,能夠為親水性的Pebax塗覆液在其表麵充分鋪展提供良好的界麵,構建無缺陷的超薄分離層。

圖1 CO2 草莓视频APPIOS下载體處理PDMS膜的水接觸角:(a) 功率1 10 W,時間0~60 s;(b) 時間30 s,功率0~125W

采用CO2草莓视频APPIOS下载體改性可提升PDMS基膜的表麵親水性,體現在表麵接觸角的即時降低。但草莓视频APPIOS下载體改性後膜表麵的親水性並非永久性的,隨著儲存時間的推移,膜表麵接觸角會出現一定程度的回升,如圖2(a,b)所示,隨著時間的延長,膜表麵的WCA值最初急劇增加,而後在7天時基本趨於穩定,主要歸因於草莓视频APPIOS下载體改性引入的極性基團(如-COOH、Si-OH)在空氣中發生翻轉重排以及PDMS聚合物鏈的疏水基團遷移,改性後的高表麵能狀態促使極性基團向本體相遷移(而非鏈段運動),同時PDMS聚合物鏈本體的低表麵能特性驅動疏水性的Si-CH₃基團向表麵遷移,導致親水性隨時間衰減。故在草莓视频APPIOS下载體處理後為保留較好改性效果(WCA<80°)需盡快進行Pebax塗覆。

圖2 CO2草莓视频APPIOS下载體處理PDMS膜接觸角隨時間變化:(a)功率1 10W,處理時間0 ~ 60 s;(b)時間30s,功率 0 ~ 125 W