POSS

由聚合物基体中的填料组成的混合基质膜( MMM )为开发高性能膜提供了一种很有前景的方法，但在实现理想的填料分散和界面形貌方面仍存在挑战。在此，我们通过一种新的反应掺入方法报道了一种具有填料分子级分散的新型MMM。具体而言，将带有乙烯基的多面体低聚倍半硅氧烷( POSS )与乙氧基接枝，与端羟基聚二甲基硅氧烷( PDMS )链构建共价键，制备出与POSS分子均匀分散的PDMS MMMs。通过SEM、AFM、TEM表征，以及XRD分析，对POSS在PDMS基体中的分子分散进行了可视化表征。通过DSC、TGA、DMA等测试手段分析POSS / PDMS MMMs的热学和力学性能，考察了POSS反应掺入对PDMS链构象的影响。采用接触角测试研究表面亲和力，正电子湮没技术探测自由体积，分别与POSS / PDMS MMMs的吸附和扩散行为相关。结果表明，POSS的分子笼和交联作用导致大自由体积的增加而小自由体积的下降。因此，仅添加2 wt . % POSS的PDMS MMM同时提高了PDMS膜的正丁醇渗透率( 78 % )和正丁醇/水选择性( 124 % )，突破了现有有机亲水膜的性能限制。提出的反应掺入法可为开发高效的分子分离膜提供平台。