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封面说明
界面聚合是制备聚酰胺薄层复合膜的经典方法。封面以一张由远及近的薄层复合膜为主体,形象地展示了界面聚合的成膜过程。膜的远端呈现了油相和水相反应单体,随着距离拉近,界面聚合反应逐渐发生,最终形成具有典型界面聚合产物结构的膜表面。
同时,这幅图也象征着界面聚合技术的发展历程。远端代表早期的双酚A聚碳酸酯界面聚合体系,随后依次展现了以哌嗪和间苯二胺为水相单体的经典薄层复合膜界面聚合体系。膜侧的路牌指向过去和未来,寓意着界面聚合技术的不断发展。
这一设计呼应了本篇教学论文的主题——界面聚合与薄层复合膜:历史、现状与反思。
第一作者:杨皓程
通信联系人:徐志康
通信联系人单位:浙江大学
文章重要内容
浙江大学徐志康教授团队系统回顾了界面聚合技术及其在薄层复合膜应用中的发展历史,梳理了关键里程碑,总结了最新动态与前沿趋势,并对界面聚合技术和薄层复合分离膜材料的未来发展方向提出了深刻见解与思考。该论文对理解界面聚合领域的发展脉络、核心问题及未来方向具有重要指导意义。
文章背景
界面聚合是一种将两种高反应活性单体分别溶于互不相溶的两种溶剂中,并在两相界面处发生的聚合反应。这种技术已被广泛应用于制备聚酰胺薄层复合膜,这些膜在海水淡化、化工分离、药物提纯、芯片制造以及深度水处理等领域发挥着关键作用。近年来,界面聚合薄层复合膜的研究论文大量涌现,显示出该领域的蓬勃发展。然而,海量文献也给初学者和青年学者带来了挑战,难以快速把握学科发展的脉络与核心问题。
文章概述
本论文首先回顾了界面聚合技术自1898年Einhorn首次合成聚碳酸酯以来的发展历程,重点介绍了20世纪50年代工业界推动下的快速发展期,以及Du Pont公司Morgan团队在界面聚合领域的系统性贡献。文章特别强调了Morgan团队在Journal of Polymer Science上发表的“Interfacial Polycondensation”专论,为界面聚合的科学研究奠定了坚实基础。
论文随后梳理了界面聚合技术在薄层复合膜应用中的发展历史。从20世纪70年代Cadotte等人利用界面聚合制备出高性能反渗透膜(NS-100),到FilmTec公司开发的FT-30膜,奠定了商品化反渗透膜的基础。文章还特别指出了我国学者Yujun Song博士在2005年提出的界面聚合三阶段模型,强调了我国学者对界面聚合聚酰胺薄膜理论的贡献。
随后,文章进一步总结了界面聚合领域的最新研究进展和前沿趋势,包括“中间层”概念的引入、单体扩散调控、机器学习的应用以及聚酰胺薄膜复杂表面拓扑结构的研究。同时,文章也对界面聚合领域的一些未解之谜和值得深思之处进行了探讨,例如:是否应一味追求极致超薄的聚酰胺薄膜?纳米材料的引入是否真正推动了工业应用的变革?
文章最后强调,研究重心应回归至聚酰胺界面聚合的基本过程,探索简单而高效的策略来优化膜结构,这对于推动分离膜的工业化进程具有更为现实且深远的意义。
图1 界面聚合涉及溶解、本体扩散、界面扩散、反应、分相等一系列热力学与动力学过程。
该教学论文全面、深入地回顾了界面聚合技术及其在薄层复合膜应用中的发展历程,总结了最新研究进展,并对未来发展方向进行了展望。对于从事膜科学与技术研究的科研人员和学生,以及对界面聚合领域感兴趣的读者,都具有重要的参考价值。
本文为“高分子膜”专辑特约稿件,已在《高分子通报》2025年第4期印刷出版。论文第一作者为浙江大学杨皓程研究员,通信联系人为徐志康教授。
引用本文:
杨皓程, 徐志康.
界面聚合与薄层复合膜: 历史、现状与反思.
高分子通报, 2025, 38(4), 651-658
Yang, H. C.; Xu, Z. K.
Interfacial polymerization in thin-film composite membranes: historical overview, current advances, and forward thinking.
Polym. Bull. (in Chinese), 2025, 38(4), 651-658doi: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2025.24.382
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