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《天津大学》 2005年
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热致相分离法iPP中空纤维微孔膜及其形态结构研究

杨振生  
【摘要】:等规聚丙烯(iPP)具有价格低廉、常温下不溶于任何化学溶剂等特点,研究开发iPP膜意义重大。不仅可显著降低膜装置的投资费用,还可促进膜技术在复杂含水体系、非水体系中的推广应用,带来膜技术的快速发展。相比于较成熟的熔融-冷拉伸法,热致相分离(TIPS)法制备的iPP膜具有渗透性能好、孔径可调、孔径分布窄、力学强度高等优点。国内尚未见到TIPS法膜产品,而进口产品价格昂贵,有关的公开文献甚少。为此,本文进行了TIPS法iPP中空纤维微孔膜的研制及其相关技术问题的研究。 基于聚合物溶液相容性原理,提出了理论预测和吸液平衡实验相结合的TIPS制膜稀释剂筛选方法。建立了一种修正的Hansen溶解度参数基团贡献法,用于估算小分子的Hansen溶解度参数。利用文献报道的溶涨平衡数据回归了iPP的Hansen溶解度参数值。研究表明预测结果可作为实验测定的基础和依据。找到了若干可行的TIPS法制备iPP多孔膜的单一和混合稀释剂,优选的稀释剂是由邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)组成的共溶剂。 首次应用拟二元方法研究iPP/DBP/DOP三元聚合物溶液的热致相分离热力学,得到了表达此三元体系的数学模型。采用光学显微镜法测定浊点温度,采用差式扫描量热法(DSC)测定熔点和结晶温度。通过几种共溶剂配比下的浊点测定数据关联了拟二元相图的聚合物/共溶剂交互作用参数χ的表达式,χ是共溶剂配比和温度的函数。以此为基础计算的拟二元相图与实验数据吻合。发现α(共溶剂中DBP的质量分率)增加,TIPS类型由单纯聚合物结晶形式转变为液-液分相、聚合物结晶依次发生形式。α能调控拟二元相图结构,移动液-液分相边界。 发现共溶剂配比α、铸膜液固含量β及空气浴温度tAir是影响iPP中空纤维微孔膜结构与性能的主要因素,也是纺丝过程的控制变量。研究发现:膜结构与性能,由液-液相分离与聚合物结晶两种相分离方式的竞争关系决定。在通常的β和常温附近的tAir条件下,α=0时仅发生聚合物结晶生成粒子结构,膜的机械强度很低;而当α=1时仅表现液-液相分离的胞腔结构,膜的渗透性能很差,但力学性能很好;当0.20≤α≤0.50时形成包含胞腔孔与结晶粒子的混合膜结构。α增加、β下降及tAir升高有利于胞腔结构的显现,反之有利于粒子结构的显现。 研究发现,对于iPP这类结晶性聚合物,只有控制铸膜液先发生液-液相分离、后发生聚合物结晶,形成胞腔壁处充满结晶粒子缝隙的混合膜结构,才能得到综合性能好的中空纤维膜。制备出了性能优秀的iPP中空纤维微孔膜,该膜为开放的胞腔结构,力学性能优于PS膜及PVDF膜,其平均孔径为0.20μm,具备窄孔径分布特征,纯水通量可达285 L/(m2 ?h ?bar)。 考察了两种成核剂TH3988和己二酸对本文研究的iPP中空纤维微孔膜结构与性能的影响。发现,成核剂可改变iPP自溶液结晶时的成核温度、结晶温度、成核速率、总结晶速率及结晶度;成核剂对膜结构、纯水通量和力学强度有显著影响。提出成核剂在成膜过程中的作用机制是:成核剂影响了聚合物结晶热力学行为及聚合物溶液相分离动力学模式,从而改变了液―液相分离和聚合物结晶两种相分离方式的竞争局面;恰当的成核剂可改善膜孔的开放性。 指出成核剂的选择原则是:成核剂的成核能力要恰当,要有成核效果,但不能急剧提高聚合物结晶温度和速率,致使膜的渗透性能下降。发现,TH3988是一种恰当的成核剂,通过控制TH3988添加量,膜的纯水通量较未添加成核剂时提高50%以上,达362L/(m2 ?h ? bar),其它膜性能也有所改善。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ325.14

【引证文献】
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1 辛田;热致相分离法制备聚丙烯微孔膜及其表征[D];华东理工大学;2011年
2 金晓妍;TIPS法制备iPP中空纤维膜工艺条件研究[D];天津大学;2010年
3 刘立强;热致相分离法iPP中空纤维微孔膜的制备研究[D];天津大学;2007年
4 漆静;PVB中空纤维膜的制备及性能研究[D];中南大学;2012年
【参考文献】
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1 高长有,胡小红,管建均,沈家骢;淬冷速率对聚氨酯多孔膜形态结构的影响[J];材料研究学报;2002年01期
2 高长有,胡小红,管建均,李安,沈家骢;热致相分离技术制备聚氨酯多孔膜的条件控制[J];高分子学报;2001年03期
3 龙桂霞;结晶条件对聚丙烯晶胞参数影响的研究[J];高分子学报;1998年05期
4 陈彦,徐懋;聚合物结晶成核剂作用的表征方法的比较和研究[J];高分子学报;1998年06期
5 朱诚身,潘鉴元,杨始堃,冯榕荫;成核剂对聚丙烯非等温结晶过程的影响[J];高分子材料科学与工程;1992年05期
6 汪克风,麦堪成,曾汉民;成核PP注塑样品的非等温结晶行为与熔融特性[J];高分子材料科学与工程;2001年02期
7 徐涛,雷华;成核剂对聚丙烯结晶形态及冲击断裂行为的影响[J];高分子材料科学与工程;2003年01期
8 朱诚身,潘鉴元,赵鸣,杨始堃,冯榕荫;加成核剂聚丙烯的非等温结晶形态[J];高分子材料科学与工程;1994年04期
9 郭行蓬,柳波,葛昌杰,杜强国,杨玉良;热致相分离法制备微孔EVAL中空纤维膜的探索[J];功能高分子学报;2001年01期
10 胡继文,黄勇,沈家瑞;聚丙烯中空纤维膜的微孔结构的控制[J];功能高分子学报;2002年01期
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1 陈曼椒,王经武,宫瑾,吴文强;PET/MFMB结晶行为、形态结构及退火处理收缩率的研究[J];工程塑料应用;2002年01期
2 宫瑾,王经武,陈曼椒,冯海霞;PET/MFMB复合材料的力学性能、热性能的研究[J];工程塑料应用;2002年02期
3 钱欣,程蓉;β晶型成核剂增韧聚丙烯研究[J];工程塑料应用;2002年12期
4 钱欣,程蓉;热处理对β成核聚丙烯结晶结构及力学性能的影响[J];工程塑料应用;2003年06期
5 张延恒,唐跃,綦黎明;HDPE在挤出温度条件下流变行为的研究[J];工程塑料应用;2003年08期
6 吴春芝;塑料工程化研究进展[J];工程塑料应用;2004年01期
7 牟文杰,吴舜英;拉伸作用对采用超临界CO_2发泡时气泡成核的影响[J];工程塑料应用;2004年05期
8 张炜,张玉梅,汪九山,单渊复,周持兴;UHMWPE/流动改性剂共混物的流动性能与冲击性能研究[J];工程塑料应用;2004年06期
9 雷毅,郭建良;超高分子量聚乙烯的流动改性研究进展[J];工程塑料应用;2005年04期
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1 罗伟锋;楼永通;褚红;叶海林;;膜分离技术在电镀清洁生产中的应用简介[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
2 艾臻;张靖;施云海;;醋酸甲酯和甲醇混合物的加盐萃取精馏分离过程的研究[A];上海市化学化工学会2011年度学术年会论文集[C];2011年
3 张婧;艾臻;施云海;;有机溶剂中微量水分的脱除技术进展[A];上海市化学化工学会2011年度学术年会论文集[C];2011年
4 高云静;魏永明;许振良;;芯液对PVDF-SiO_2中空纤维复合膜性能的影响[A];上海市化学化工学会2011年度学术年会论文集[C];2011年
5 孙文敏;;反渗透膜的化学清洗[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年
6 徐寅初;吴礼光;项贤富;高从堦;;絮凝-膜法处理甲壳素生产废水的试验研究[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年
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1 徐涛,雷华;成核剂对聚丙烯结晶形态及冲击断裂行为的影响[J];高分子材料科学与工程;2003年01期
2 欧阳伟;邱运仁;;聚乙烯醇缩丁醛/聚乙二醇体系的流变性能[J];高分子材料科学与工程;2010年12期
3 孙卫明;微孔聚丙烯中空纤维膜[J];高分子材料科学与工程;1997年04期
4 胡晓宇;肖长发;;熔融纺丝制备中空纤维膜研究进展[J];高分子通报;2008年06期
5 胡晓宇;梁海先;肖长发;;中空纤维膜制备方法研究进展[J];高科技纤维与应用;2009年01期
6 郭行蓬,柳波,葛昌杰,杜强国,杨玉良;热致相分离法制备微孔EVAL中空纤维膜的探索[J];功能高分子学报;2001年01期
7 胡继文,黄勇,沈家瑞;聚丙烯中空纤维膜的微孔结构的控制[J];功能高分子学报;2002年01期
8 刘敏;许振良;李井峰;吴晓辉;;TIPS法制备聚偏氟乙烯平板微孔膜及其表征[J];功能高分子学报;2009年01期
9 陈悦;李东旭;;压汞法测定材料孔结构的误差分析[J];硅酸盐通报;2006年04期
10 顾蓓蓓;胡啸林;;中空纤维膜的现状与研究进展[J];广州化工;2010年06期
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1 王靓;张胜刚;王建黎;计建炳;;PVDF/PVB、PVDF/CPVB的相容性及其共混膜的亲水性研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
2 阮文祥;王建黎;计建炳;姚克俭;俞晓梅;;萃取剂对TIPS法制备聚乙烯中空纤维膜结构的影响[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
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1 计根良;热致相分离法制备PVDF微孔膜的结构控制与性能研究[D];浙江大学;2008年
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1 熊璞;热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜的研究[D];华南理工大学;2011年
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1 徐涛,于杰,雷华,金志浩;聚丙烯材料聚集态结构的定量表征及其与力学性能的关系[J];高分子学报;2001年02期
2 陈彦,徐懋;成核剂对聚丙烯熔融行为的影响[J];高分子学报;1998年02期
3 杜强国,徐国锋,于同隐;硬弹性高分子材料[J];高分子材料科学与工程;1986年02期
4 张瑞云,马德柱,罗筱烈;DSC法快速评定阻燃剂对聚丙烯结晶及力学性能的影响[J];高分子材料科学与工程;1991年02期
5 汪克风,麦堪成,曾汉民;成核PP注塑样品的非等温结晶行为与熔融特性[J];高分子材料科学与工程;2001年02期
6 徐又一,徐昌辉,谢柏明,王红军;结晶高聚物硬弹性材料的研究进展──Ⅰ.硬弹性材料的力学性能[J];功能材料;1996年01期
7 麦堪成,李政军,汪克风,曾汉民,张文彦,董志鸿,何燕岭;不同成核剂成核聚丙烯的结晶行为与力学性能[J];合成树脂及塑料;1998年02期
8 汪克风,麦堪成;成核聚丙烯的研究进展[J];合成树脂及塑料;1999年06期
9 仲蕾兰;戚慰先;江建明;穆淑华;;中空硬弹聚丙烯单丝超分子结构和物理—机械性能的研究[J];合成纤维工业;1991年04期
10 仲蕾兰,戚慰先,江建明,曹正燕,王海佩;中空硬弹聚丙烯单丝微孔结构的研究[J];合成纤维;1990年04期
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6 张权,施用晞,王洪澎,李洋,黎渝;成核剂对等规聚丙烯透明度及结晶形态的影响[J];化工学报;1992年05期
7 黄礼邦;;聚丙烯新型成核剂研制成功[J];广东化工;1981年04期
8 涂志刚,麦堪成,吴增青;聚丙烯成核剂的成核活性研究[J];高分子材料科学与工程;2005年01期
9 ;科研成果简讯[J];北京化工大学学报(自然科学版);1981年02期
10 徐振淼;;聚丙烯的结晶性质[J];合成纤维工业;1979年01期
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1 孙静;佟城城;胡建设;祁阳;;一种新型侧链液晶聚合物类β晶成核剂对等规聚丙烯结晶行为的影响[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
2 周升;张步峰;魏志勇;;山梨糖醇/稀土复合成核剂对等规聚丙烯等温结晶行为的影响[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
3 丁怀宇;田野;王丽华;宋延林;施艳荞;陈观文;;成核剂对热致相分离法制备聚苯硫醚多孔结构的影响[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
4 苏志强;董穆;郭朝霞;于建;;刚性高分子聚合物作为特殊的β成核剂诱导等规聚丙烯结晶行为的研究[A];2006年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2006年
5 苏志强;董穆;陈晓农;于建;;注射成型过程中大分子成核剂在基体中的形貌分布及其对等规聚丙烯结晶结构的影响[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
6 董穆;刘念;郭朝霞;于建;;取代芳酰胺型β成核剂聚集形态及其对聚丙烯非等温结晶行为的影响[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
7 罗本喆;张军;王晓琳;周渊;温建志;;成核剂与萃取剂对TIPS法制备PP孔膜结构的影响[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
8 姚雪容;于建;郭朝霞;;苯乙烯在等规聚丙烯颗粒中的扩散再聚合[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
9 盛京;杜玉英;沈宁祥;陈秀兰;李治崇;;山梨醇二苄叉对结晶聚丙烯影响的光散射研究(Ⅱ)[A];第二届全国光散射学术会议论文集(上)[C];1983年
10 王婷;王灵辉;石俊黎;李浩;朱宝库;;热致相分离法制备HDPE/PEG-b-PB-b-PEG共混微孔膜及其结构与性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
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1 ;新型聚丙烯用成核剂通过鉴定[N];中国化工报;2003年
2 ;新型聚丙烯用成核剂通过鉴定[N];今日信息报;2003年
3 毕家立;成核剂开发独领风骚[N];中国化工报;2002年
4 王德禧;成核剂改性拓展聚丙烯应用领域[N];中国化工报;2004年
5 王乐意;国产成核剂挤压进口产品 [N];中国化工报;2002年
6 胡爱民;殷宪国;成核剂加快发展正当其时[N];中国化工报;2003年
7 ;我国新型聚丙烯用成核剂研究达国际先进水平[N];今日信息报;2004年
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1 杨振生;热致相分离法iPP中空纤维微孔膜及其形态结构研究[D];天津大学;2005年
2 石尧麒;基于α/β复合成核剂成核聚丙烯结晶过程调控及成核机理的研究[D];华东理工大学;2012年
3 蔡智;高效分离裂解碳五环戊二烯制取聚丙烯成核剂技术研究[D];华东理工大学;2011年
4 唐娜;热致相分离聚丙烯平板微孔膜的研制及其膜蒸馏特性研究[D];天津大学;2004年
5 吕睿;热致相分离法制备EVOH微孔膜的基础研究[D];复旦大学;2006年
6 左建国;叔丁醇/水共溶剂的热分析及其冷冻干燥研究[D];上海理工大学;2005年
7 计根良;热致相分离法制备PVDF微孔膜的结构控制与性能研究[D];浙江大学;2008年
8 周婧;热致相分离法制备亲水性微孔膜及其改性研究[D];复旦大学;2009年
9 吕志平;聚合物/分子筛复合材料的结构与性能研究[D];太原理工大学;2009年
10 王铁柱;生物可降解聚3-羟基丁酸酯的改性研究[D];天津大学;2005年
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1 孟朋艳;成核剂对TIPS法聚丙烯多孔膜结构和透过性能的影响[D];河北工业大学;2008年
2 宋波;成核剂诱导聚丙烯结晶中的聚合物结构控制因素研究[D];西南交通大学;2009年
3 王正有;α、β成核-iPP共混制备透明聚丙烯及其性能和结构研究[D];西华大学;2011年
4 李青;聚合物成核剂对等规聚丙烯成核、结晶作用的研究[D];北京化工大学;2012年
5 项士新;成核剂对PET结晶行为的影响及玻纤增强PET工程塑料的研究[D];西北工业大学;2005年
6 王文杰;聚丙烯改性研究[D];太原理工大学;2010年
7 巩延果;高流动性聚丙烯专用料性能及改性研究[D];南京理工大学;2010年
8 孔波;液晶聚合物作为β晶成核剂诱导等规聚丙烯结晶行为的研究[D];东北大学;2009年
9 张凌;聚甲醛结晶行为及其增韧研究[D];北京化工大学;2004年
10 崔正;阻燃增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)工程塑料结晶性能及配方优化研究[D];北京化工大学;2010年
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