北京工業(yè)大學安全福團隊近期于Journal of Membrane Science期刊（2024，709，123103）發(fā)表題目為Slot-die coating of vinyl-PDMS composite membranes for alcohol perm-selective pervaporation的文章。該文章第一作者為王豐愷，通訊作者為王乃鑫教授和安全福教授。

【研究亮點】

采用狹縫擠出涂布技術，20分鐘內即可制備無缺陷的vinyl-PDMS超薄分離層，適合連續(xù)工業(yè)生產。

調節(jié)涂布速度、溶液粘度和基材孔隙度等參數，實現(xiàn)分離層厚度和交聯(lián)度的精確控制。

復合膜在60°C下對乙醇/水混合物表現(xiàn)出高滲透通量（2.8 kg/m²·h）和分離因子（10.3）。

【文章簡介】

這項研究聚焦于通過狹縫擠出涂布技術制備乙醇選擇性滲透汽化膜，為膜材料在工業(yè)化生產中的應用提供了新的解決方案。研究使用乙烯基-聚二甲基硅氧烷（vinyl-PDMS）作為膜材料，通過與交聯(lián)劑快速發(fā)生硅氫化反應，在多孔聚偏氟乙烯（PVDF）基材上形成超薄分離層。整個膜形成和干燥過程僅需20分鐘，大幅提升了制備效率，并支持連續(xù)卷對卷工業(yè)化生產。

圖1.（a）狹縫擠出涂布工作過程示意圖和（b）乙烯基-PDMS復合膜的形成過程

實驗表明，通過調控狹縫擠出涂布參數（如涂布速度、溶液粘度、基材孔徑等），可實現(xiàn)分離層厚度在0.4至15 μm范圍內的精確調控，從而優(yōu)化膜的分離性能。制備的vinyl-PDMS復合膜在60°C、5 wt.%乙醇/水混合物條件下表現(xiàn)出2.8 kg/m²·h的高通量和10.3的分離因子。此外，采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和低場核磁共振（LF-NMR）分析，確認膜材料的快速交聯(lián)程度，并證明了其優(yōu)越的化學穩(wěn)定性和結構完整性。

圖3. 不同交聯(lián)時間制備的vinyl-PDMS復合膜的（a）滲透汽化性能，（b）傅里葉變換紅外光譜圖，（c）1H低場核磁共振譜圖，以及（d）交聯(lián)度

研究還驗證了膜的長期穩(wěn)定性，可在連續(xù)120小時內保持高效分離性能，進一步表明其適用于工業(yè)化應用。與傳統(tǒng)制備方法相比（如刀刮涂布和浸涂法），該研究中的狹縫擠出涂布技術顯著降低了膜厚度（至0.4 μm），提升了膜性能，同時具備快速、可控和經濟高效的特點。