聚苯撑结构式 我们给手机贴膜，你有没有想过，有一天，我们要给自己“贴膜”

我们把胶卷放在手机上，把胶卷放在电脑屏幕上。你有没有想过，有一天，我们会“拍”自己，这是一种什么样的体验？

”

新华社伦敦5月9日电(记者张家伟)美国团队9日在《自然材料科学》网络版发表报道称，他们研制出一种透明聚合物薄膜，可作为“第二皮肤”。 “贴合人体有助于消除皱纹，在护肤品开发和皮肤病治疗方面具有良好的应用前景。

听起来不错，那么这种“永不过时”的技术中提到的聚合物薄膜呢？今天就和大家一起来看看吧~

一、材料概览

聚合物薄膜是以有机聚合物为材料制成的薄膜。随着石油工业和科技的发展，高分子薄膜的应用领域不断扩大，从最初的包装薄膜发展到智能高分子薄膜、高分子功能性薄膜等。其中用量最大的是选择性分离膜，如离子交换膜、微孔过滤膜、超滤膜、液膜、液晶膜等。应用领域包括核燃料和金属精炼、气体分离、海水淡化、超纯水制备、污水处理、人工器官制造、医药、食品、农业、化工等。

高分子分离膜：是由高分子或高分子复合材料制成的具有分离流体混合物功能的膜，又称功能膜。膜分离是基于膜的选择性渗透性。分离膜用作间隔层。在压力差、浓度差或电位差的驱动力下，流体混合物中各组分通过膜的速度不同，从而处于膜内。两侧分别进行富集，达到分离、提纯、浓缩、循环利用的目的。单位时间内通过膜的流体量（渗透速度）、不同物质的渗透系数之比（分离系数）或某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。

二、材质分类

按使用功能分为：混合分离膜、药物缓释膜和分离保护膜；

根据被分离物料的性质分为：气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜和微生物分离膜；

根据被分离物料的粒径分为：超细滤膜、超滤膜和微滤膜；

按成膜工艺分为：沉积膜、溶剂注入膜、界面膜和动态成膜；

按薄膜性质分为：密度膜、相变膜、乳剂膜和多孔膜。

三、材料种类及应用

1.纤维素酯薄膜材料

A.结构：纤维素是一种天然的线性高分子化合物，由数千个椅子状的葡萄糖基团通过1,4-β-糖苷连接而成。其结构式为：

在结构上，每个葡萄糖单元上有三个羟基。在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，与冰醋酸和醋酸酐发生酯化反应，得到二醋酸纤维素或三醋酸纤维素。

B.材料特性：

来源广、制备容易、成膜性好、耐氯性强、表面光滑、不易结垢、耐污染、蛋白质吸附率低。但PH值适用范围窄，PH=3-7，工作温度低，耐化学性差，易水解，压实性差，抑菌性差。

C.典型应用：

大小输液的无菌过滤；注射液的无菌过滤；疫苗、生物制品和抗生素的无菌过滤；细胞培养基、诊断试剂和含有蛋白质、维生素和防腐剂的制剂的无菌过滤；基因工程产品的除菌过滤；滴眼液的杀菌过滤；血清和血浆分离的除菌过滤。

2、非纤维素酯薄膜材料

A.非纤维素酯薄膜材料的基本性能：

①分子链中含有亲水性极性基团；

②主链上应有苯环、杂环等刚性基团，使其具有较高的抗压性和耐热性；

③化学稳定性好；

④ 可溶；

制备分离膜常用的合成高分子材料包括聚砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物。

B、主要非纤维素酯薄膜材料

a、聚砜：

为了引入亲水基团聚苯撑结构式，粉状聚砜常悬浮在有机溶剂中，用氯磺酸磺化。聚砜树脂常用的成膜溶剂有：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜等。

1）材料属性：

双酚A聚砜是最常用的膜材料。聚醚砜是双称聚苯醚砜。为了提高材料的亲水性，常进行磺化处理。两者都具有优异的耐化学溶剂性。除对强极性溶剂、浓硫酸、浓硝酸外，对一般酸、碱、盐、醇、脂肪烃等化学试剂稳定。具有良好的耐蒸汽性，可承受50mg/L游离氯的长期侵蚀。但抗紫外​​线能力较差。均溶于氯代烃，在酮类和酯类中溶胀和部分溶解。

2）典型应用：

大输液的细菌过滤、缓冲液的除菌过滤、注射用水的除菌过滤、清洗液和消毒剂的除菌过滤、大批量药液的除菌过滤聚苯撑结构式，以及任何需要超高流量过滤器的液体。

b、聚酰胺（尼龙-6、尼龙-66）

杜邦公司生产的DP-I型膜就是用这种膜材料制成的，其合成路线如下式所示：

结构相似的芳香族聚酰胺膜材料包括：

1）材料属性：

主要由二元酸与二元胺或氨基酸内酰胺缩聚或自聚而得。由于酰胺基，易形成氢键，机械强度强，亲水性好。与尼龙6相比，尼龙66具有更高的机械强度、更高的耐温性和更好的耐低温性。两者都具有良好的耐碱性、良好的耐有机溶剂、耐油脂和耐油（矿物油和植物油）和耐酸性。高蛋白质吸收。

2）典型应用：

抗生素、维生素等发酵产品的细菌过滤；化工产品的除菌过滤；兽药的灭菌过滤；口服液和滴眼液的灭菌过滤；制药工业中输液和注射液的灭菌过滤；生理盐水等溶剂的无菌过滤；制药、化学和化妆品行业中其他低成本产品的无菌过滤。

c，芳香杂环

聚苯并咪唑类，如美国塞拉尼斯公司开发的PBI薄膜就是这种类型。该膜材料可通过以下途径合成：

聚苯并咪唑酮类，该类薄膜的代表是帝人公司生产的PBLL薄膜，其化学结构为：

该膜对0.5%NaCl溶液的分离率为90%~95%，透水率高。

聚吡嗪酰胺，这种膜材料可以通过界面缩聚制备。反应式为：

聚酰亚胺，聚酰亚胺具有良好的热稳定性和耐有机溶剂性，是一种较好的薄膜材料。

例如，以下结构的聚酰亚胺膜对氢气的分离效率很高。

其中Ar为芳基，气体分离难易程度排序如下：

聚酰亚胺溶解性差，难以成膜，因此开发了可溶性聚酰亚胺，其结构为：

d、乙烯基聚合物

用作薄膜材料的乙烯基聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酰胺等。共聚物包括：聚丙烯醇/苯乙烯磺酸、聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲基丙烯酸酯、聚乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物也可用作膜材料。

聚丙烯（PP）：

1）材料属性：

聚丙烯因分子链空间排列的不同而分为等规聚丙烯和无规聚丙烯。用于膜的材料是等规聚丙烯。全同立构聚丙烯是一种高度结晶的热塑性树脂。它具有良好的耐热性和优良的化学稳定性。常温下可耐受除强氧化剂外的大部分化学溶剂。

2）典型应用（热喷涂纤维平膜）：

适用于液体或气体中的杂质或颗粒。不作为无菌过滤器。注射液的预过滤；去离子水系统的颗粒过滤；去除化学溶剂的颗粒；生物产品的颗粒去除。各种溶剂或溶液的澄清过滤。

e、氟（硅）型

聚偏二氟乙烯 (PVDF)

1）材料属性：

PVDF 是一种结晶聚合物。它具有良好的耐候性和化学稳定性。常温下不受酸、碱、强氧化剂和卤素的腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇、醛等有机溶剂稳定。发烟硫酸、强碱、酮、醚等均可使其溶胀或部分溶解。

2）典型应用：

疏水性PVDF用于蒸汽过滤；各种腐蚀性气体的除菌过滤；有机溶剂的除菌过滤；制药行业压缩空气的除菌过滤；发酵罐进气或废气等的除菌过滤。亲水性PVDF由于蛋白质吸附低，沉淀物少，被广泛用于生物制药的除菌过滤。带正电的 PVDF 可用于去除内毒素。

聚四氟乙烯 (PTFE)

1）材料属性：

就分子结构而言，聚四氟乙烯是一种线性热塑性聚合物。它具有优良的化学稳定性和良好的耐候性。除金属钠外，氟及其化合物对它有一定的侵蚀作用，可耐任何其他强酸、强碱、油脂和有机溶剂。天然强疏水性。

2）典型应用：

因其天然的强疏水性，被广泛应用于生物制药领域的空气杀菌和噬菌体去除，如发酵罐进排气的杀菌过滤、储罐的杀菌过滤等。强腐蚀性介质的除菌过滤和有机溶剂的灭菌。具有高表面张力的溶剂必须使 PTFE 亲水化。

四、材料属性

1 渗透率

膜渗透性是高分子膜材料最重要的特性之一，几乎所有关于膜的报道都涉及到这一特性。实验结果表明，膜的渗透性与温度、膜厚、化学成分、制备工艺条件和膜的微观结构密切相关。

2 蒸馏

膜蒸馏是一种以蒸汽压差为动力的膜分离工艺，其特点是能够在常压和适当温度下处理高浓度溶液。例如，在水溶液的膜蒸馏过程中，疏水性微孔膜将不同温度的水溶液分离，暖侧的水蒸气不断通过膜孔进入冷侧，在蒸汽压的作用下冷凝。差，从而到达膜。蒸馏目的。

3 电气特性

大多数聚合物是非导电材料，因此可用作电气工业中的绝缘材料。随着膜材料研究的发展，各种具有良好电性能的膜层出不穷。例如，聚吡咯（PPY）是一种具有高导电性的材料，但由于其难溶、难熔、难加工等缺点，其实用性受到很大限制。为了在分子水平上将聚吡咯与其他柔性聚合物复合，获得具有高力学性能和导电功能的聚合物复合材料，目前已有很多研究工作。

五、材料制备方法

六、材料前景及应用

聚合物聚合物膜广泛用于各种膜分离过程。膜材料的性能直接决定了膜分离过程的性能。因此，开发高选择性、高通量、基本无缺陷、规模化生产的膜一直是膜分离技术研究的重点。

膜蒸馏技术在海水和苦咸水淡化、废水处理、低温果汁浓缩、中药制备等领域得到了广泛的研究。由于膜蒸馏淡化技术可以利用低品位能源（如如余热、太阳能等）作为其动力，在能源和水资源短缺的今天越来越受到重视。然而，低蒸馏通量和昂贵的膜材料已成为制约膜蒸馏技术商业化应用的关键。

目前使用的高分子膜材料主要有三种，分别是聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）和聚丙烯（PP）。它们都具有良好的疏水性，其中聚四氟乙烯膜的疏水性最好。在抗氧化性和化学稳定性方面，PTFE膜优于其他两种膜，这使得PTFE膜广泛用于膜蒸馏工艺； PVDF膜次之； PP膜的化学稳定性和抗氧化性较差，但由于价格低廉，市场应用广泛。