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《江南大学》 2012年
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热致相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜

张军  
【摘要】:低密度聚乙烯(LDPE)是合成树脂中应用最为广泛的聚乙烯中的一种,具有突出的耐化学腐蚀性和极高的性价比,是理想的微孔膜制备材料,特别适用于苛刻条件下的微滤过程。但是,受室温溶解性差、结晶度低等不利因素制约,LDPE微孔膜难以通过浸没沉淀法和熔纺拉伸法制备。热致相分离法(Thermally Induced Phase Separation,又称TIPS法),是一种简单新颖的微孔膜制备技术,由于成膜过程利用高温相溶,低温分相原理进行,因此特别适用于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃材料的微孔膜制备。 本文以LDPE为制膜材料,采用TIPS法制备了三种不同的微孔膜,分别为LDPE微孔膜、LDPE/沸石共混微孔膜和LDPE/二氧化硅(SiO_2)共混微孔膜,对膜的微孔结构、力学性能及热性能等进行了表征,研究了制膜条件对膜通量的影响规律。同时,考察不同无机粒子对LDPE共混微孔膜的改性作用,对比研究无机粒子对膜结构及性能的影响,为TIPS法制备LDPE微孔膜的结构控制以及膜性能改善提供理论依据。通过本文的研究,得到以下结论: (1)采用TIPS制备LDPE微孔膜,研究稀释剂种类、聚合物浓度及冷却浴温度对LDPE微孔膜结构与性能的影响规律。结果表明:随聚合物浓度的增加,LDPE微孔膜的孔隙率明显变小,从72.26%下降到11.31%,膜结构更加致密,贯通性变差;透水性能没有改善,而力学性能有明显增加,拉伸强度从1.11MPa增加到5.11MPa,断裂伸长率从39.5%增加到142.5%。随冷却浴温度的增加,LDPE微孔膜的力学性能变差,拉伸强度从4.3MPa下降到0.58MPa,同时断裂伸长率也从120%下降到25%。 (2)采用TIPS法制备LDPE/沸石共混微孔膜,研究了沸石种类、沸石添加量、聚合物浓度、冷却浴温度对微孔膜的结构与性能的影响。结果表明:与ZSM-5沸石相比,受稀释剂、聚合物及无机粒子三者间相互作用的影响,4A沸石对LDPE微孔膜的结构和水通量改善更加显著。随4A沸石粒子添加量从2wt%增加到10wt%,共混微孔膜孔径增加,孔隙率降低;纯水通量从16.6L/m2h上升到34.2L/m2h,拉伸强度从1.58 MPa上升到1.74MPa,断裂伸长率从42.8%到55.6%,熔融温度从98.32oC上升到103.1oC,接触角则从130.5oC下降到122.6oC,而微孔膜的结晶度则先增大后减小。增加稀释剂浓度或者冷却浴温度使得制备的膜的孔径和水通量增加。 (3)采用TIPS法制备LDPE/SiO_2共混微孔膜,研究了纳米SiO_2种类、SiO_2添加量、聚合物浓度、冷却浴温度对微孔膜的结构与性能的影响,研究表明:亲水SiO_2在LDPE微孔膜中有一定程度的团聚,但膜的韧性及透水性能与疏水SiO_2相比有显著改善。随亲水SiO_2添加量从1wt%上升到10wt%,共混微孔膜的孔的贯通性以及开孔都变好,孔径变小,孔隙率基本不变;纯水通量从10.98L/m2h上升到167.4L/m2h,拉伸强度从1.42MPa上升到2.48MPa,熔融温度从101.2oC上升到109.1oC,接触角则从119.5oC下降到103.2oC,而断裂伸长率以及结晶度都是先上升后下降。增加稀释剂浓度或者冷却浴温度使制备的膜的孔径和水通量增加。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ325.12

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【参考文献】
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