journal article·2024-08-23

Surface Segregation of Partially Fluorinated Comb-Shaped Amphiphilic Copolymer in PVDF Membrane: Experimental and Molecular Dynamic Simulation Study

Young Jun Kim, Chae Young Go, Seung Jae Moon, Ki Chul Kim, Jong Hak Kim

ACS Applied Polymer Materials· Volume 6· Issue 16
Publisher page

Abstract

Herein, we report the one-pot synthesis and molecular dynamics (MD) simulations of a partially fluorinated comb-shaped amphiphilic copolymer (PTPO) comprising short poly(2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate) (PTFPMA) and long poly(oxyethylene methacrylate) (POEM) chains for poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes. PTPO exhibited a well-defined microphase-separated structure and had dipole–dipole interactions with PVDF. The hydrophilic POEM domains aligned with the surface, whereas the hydrophobic PTFPMA domains anchored within the PVDF matrix. Compared with the neat PVDF, the PVDF/PTPO membrane flux increased by up to 2300%, and the flux recovery ratio reached 95.7%, with high bovine serum albumin rejection. Furthermore, the PVDF/PTPO membranes demonstrated superior mechanical properties (>4 MPa) compared with those of the other PVDF-based ultrafiltration membranes. Posttreatments such as ethanol immersion improved the surface hydrophilicity without the leaching of PTPO. MD simulations provided insights into the interaction between the PVDF/PTPO blends and water nonsolvent and the free volume of the PVDF/PTPO membranes with varying PTPO loadings. This study suggests that the microphase separation of the comb-shaped amphiphilic PTPO can effectively improve the antifouling performance as well as water permeability of the PVDF membrane.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Membrane Separation Technologies · Advanced Sensor and Energy Harvesting Materials · Surface Modification and Superhydrophobicity

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University, 50 Yonsei-ro, Seodaemun-gu, Seoul 03722, South Korea

Division of Chemical Engineering, Konkuk University, Seoul 05029, South Korea

Funding

National Research Foundation of Korea · Ministry of Trade, Industry and Energy

References (68)

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