文章重要内容

       无定形聚芳醚酮由于其良好的有机溶剂溶解性、成膜性能、优异的透气性和优异的机械性能，在分离膜领域发挥着越来越重要的作用。中国科学院大连化学物理研究所王志鹏团队通过亲核缩聚反应成功合成了羧基含量不同的PPL-PHT共聚物，并通过同轴湿法纺丝制备了一系列PPL-PHT中空纤维超滤膜。测试结果表明，PPL-PHT共聚物羧基含量可调控，其耐热性良好，纤维膜的拉伸强度、断裂伸长率、亲水性和抗污性能得到提高，这为分离领域的工业生产提供了新路径。

文章背景

在分离膜中，中空纤维超滤膜是功能性纤维材料与分离膜技术交叉融合形成的新型膜技术产品。由于其单位体积填充密度高、过滤面积大、成本低等优势，已发展成为分离膜领域规模最大、产值最高的技术产品。无定形聚芳醚酮通过具有扭曲非共平面结构的双酚与双卤单体聚合而成，具有良好的溶解性、成膜性、优异的热稳定性和机械性能。在中空纤维膜分离领域具有广阔的应用前景。然而在聚芳醚酮超滤膜的实际应用中，膜表面易受污染和使用寿命短仍是其主要瓶颈，这也是许多分离膜材料面临的共性问题。聚芳醚酮因其本身疏水性，极易在膜表面吸附污染物，造成膜通量快速下降并缩短使用寿命，从而不可避免地增加运行成本，限制了该材料在分离与提纯领域的进一步应用。

本文从共聚改性的角度出发，将含有亲水基团羧基的酚酞啉(PPL)引入聚芳醚酮结构中，随后与酚酞(PHT)和4-4’-二氟二苯甲酮(DFK)共聚，制备了一系列羧基含量不同的聚芳醚酮树脂。随后通过同轴湿法纺丝制备了抗污染的PPL-PHT中空纤维超滤膜。

文章概述

        最近，中国科学院大连化学物理研究所王志鹏团队通过在亲核缩聚反应过程中调整PHT和PPL的摩尔比，合成了PHT-PPL系列共聚物。将合成得到的PPL-PHT共聚物溶解于DMAc中，配制成均相的铸膜溶液，采用同轴湿法纺丝工艺。在初级纤维膜经凝固后，纤维膜在水溶液中浸泡24 h，以实现充分的溶剂非溶剂置换，彻底去除残留的DMAc和未析出的低分子物。最终获得具有良好成型性和稳定多孔结构的中空纤维膜。共聚物的合成路线见图1所示。

图1 PHT-PPL共聚物的合成路线

文章通过傅里叶红外光谱图(图2a)，核磁氢谱图(图2b)结果分析证明，本实验成功合成了PPL-PHT系列共聚物，并且通过单体比例可实现共聚物链段中羧基含量的便捷调控。从热失重曲线(图2c)可以看出，共聚物在400 ℃以下几乎没有质量损失，聚合物的热分解温度T_{d 5%}从471.7 ℃逐渐降至456.8 ℃。从DSC二次升温曲线(图2d)可看出，PPL-PHT共聚物均呈现独特的T_g且无熔融峰，证实这些共聚物为无定形聚合物。随着聚合物中羧基含量的增加，T_g从234.1 °C逐渐降低至217.4 °C，与T_{d 5%}的趋势一致。T_g和T_{d 5%}的仍保持在210 ℃和445 ℃以上，可满足中空纤维超滤膜在分离与纯化应用场景的需求。

图2 (a) 红外光谱图, (b) 核磁氢谱图, (c) 热失重曲线, (d) DSC曲线

PPL-PHT中空纤维膜的SEM如图3所示，可以明显看出所有纤维膜在横截面上均具有不对称的孔隙结构，即由致密的薄层和多孔的自支撑层组成。

图3 SEM图: (a) PEK-C, (b) PPL-PHT-37, (c) PPL-PHT-55, (d) PPL-PHT-73, (e) PPL-PHT-55

此外，通过万能材料试验机对纤维的力学性能进行测试，采用牛血清白蛋白(BSA)和腐植酸(HA)作为抗污性能测试污染物，发现随着共聚物中羧基含量的增加，纤维膜的拉伸强度、断裂伸长率、亲水性和抗污性能逐渐提高。当PPL与PHT的摩尔比为50:50时，纤维膜表现出99.2%的BSA截留率，53.2%的通量恢复率以及97.5%的HA截留率，94.2%的通量恢复率。

本论文对中空纤维超滤膜共聚改性抗污染性的研究，对其他共聚高分子体系的超滤膜的制备和工业生产具有较大的参考意义。

本文为“庆祝蹇锡高院士80华诞”专辑特约稿件，发表在《高分子学报》2026年第1期。论文第一作者为研究生钱赠旭，通信联系人为王志鹏和朱颖。

引用本文

钱赠旭, 赵继永, 朱颖, 王志鹏. 含羧基酚酞聚芳醚酮的制备及中空纤维超滤膜性能研究. 高分子学报, 2026, 57(1), 190-199.Qian, Z. X.; Zhao, J. Y.; Zhu, Y.; Wang, Z. P. Preparation of phenolphthalein poly(aryl ether ketone) containing carboxyl group and the property of hollow fiber ultrafiltration membranes. Acta Polymerica Sinica (in Chinese), 2026, 57(1), 190-199.