北京工业大学安全福团队近期于Journal of Membrane Science期刊（2024，709，123103）发表题目为Slot-die coating of vinyl-PDMS composite membranes for alcohol perm-selective pervaporation的文章。该文章第一作者为王丰恺，通讯作者为王乃鑫教授和安全福教授。

【研究亮点】

采用狭缝挤出涂布技术，20分钟内即可制备无缺陷的vinyl-PDMS超薄分离层，适合连续工业生产。

调节涂布速度、溶液粘度和基材孔隙度等参数，实现分离层厚度和交联度的精确控制。

复合膜在60°C下对乙醇/水混合物表现出高渗透通量（2.8 kg/m²·h）和分离因子（10.3）。

【文章简介】

这项研究聚焦于通过狭缝挤出涂布技术制备乙醇选择性渗透汽化膜，为膜材料在工业化生产中的应用提供了新的解决方案。研究使用乙烯基-聚二甲基硅氧烷（vinyl-PDMS）作为膜材料，通过与交联剂快速发生硅氢化反应，在多孔聚偏氟乙烯（PVDF）基材上形成超薄分离层。整个膜形成和干燥过程仅需20分钟，大幅提升了制备效率，并支持连续卷对卷工业化生产。

图1.（a）狭缝挤出涂布工作过程示意图和（b）乙烯基-PDMS复合膜的形成过程

实验表明，通过调控狭缝挤出涂布参数（如涂布速度、溶液粘度、基材孔径等），可实现分离层厚度在0.4至15 μm范围内的精确调控，从而优化膜的分离性能。制备的vinyl-PDMS复合膜在60°C、5 wt.%乙醇/水混合物条件下表现出2.8 kg/m²·h的高通量和10.3的分离因子。此外，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和低场核磁共振（LF-NMR）分析，确认膜材料的快速交联程度，并证明了其优越的化学稳定性和结构完整性。

图3. 不同交联时间制备的vinyl-PDMS复合膜的（a）渗透汽化性能，（b）傅里叶变换红外光谱图，（c）1H低场核磁共振谱图，以及（d）交联度

研究还验证了膜的长期稳定性，可在连续120小时内保持高效分离性能，进一步表明其适用于工业化应用。与传统制备方法相比（如刀刮涂布和浸涂法），该研究中的狭缝挤出涂布技术显著降低了膜厚度（至0.4 μm），提升了膜性能，同时具备快速、可控和经济高效的特点。