热致相分离法提升AN-MA/TiO2复合膜性能：力学增强与优化通量

本研究论文探讨了利用热致相分离法（Thermally Induced Phase Separation, TIPS）制备丙烯腈-丙烯酸甲酯（Acrylonitrile-Methyl Acrylate, AN-MA）/纳米二氧化钛（Nanometer Titanium Dioxide, TiO2）复合膜的过程及其性能特性。研究人员以自制的可熔融AN-MA共聚物为基础，通过将碳酸乙烯酯（Ethylene Carbonate, EC）和柠檬酸三乙酯（Triethyl Citrate, TEC）作为复配稀释剂，实现了高效复合材料的制备。 首先，研究团队采用场发射扫描电子显微镜（Field Emission Scanning Electron Microscope, FESEM）来分析复合膜的微观结构，这有助于理解TiO2纳米粒子如何分布于AN-MA基质中，以及这种分布如何影响膜的形态。X-射线衍射仪（X-ray Diffractometer, XRD）则被用来研究膜的晶体结构，以了解纳米TiO2对膜的相结构和结晶行为的影响。 力学性能是评价复合膜的关键指标，通过万能试验机测试，发现随TiO2含量的增加，微孔膜的断裂强度显著提升。当TiO2的质量分数达到0.1%时，膜的断裂强度达到了8.0MPa，相较于未添加TiO2的样本，提升了36%，这表明纳米TiO2对增强膜的机械稳定性具有重要作用。然而，进一步增加TiO2含量，强度反而有所下降，可能是因为过量的TiO2粒子影响了共聚物的连续性和均匀性。 在水通量方面，纳米TiO2的加入也有一定影响。尽管初始阶段TiO2的引入有助于提高膜的透过性，但随着TiO2含量的增加，微孔膜的通量却呈现出下降的趋势，这可能是由于TiO2粒子阻碍了溶剂分子的流动。凝固浴温度的改变对复合膜的性能也有明显影响，随着温度升高，膜的机械性能增强，但水通量减少，这反映了热处理过程中相分离程度和膜孔结构的动态变化。 总体来说，该研究揭示了通过热致相分离法制备AN-MA/TiO2复合膜的工艺条件及其对膜性能的影响，为优化此类高性能复合膜的设计和应用提供了理论依据。这项工作对于推进纳米复合材料在过滤、涂层和能源等领域中的应用具有重要意义，特别是在环保和可持续发展方面具有潜在价值。