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《济南大学》 2012年
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热致相分离法聚偏氟乙烯微孔膜制备技术研究

刘文娟  
【摘要】:热致相分离法(TIPS)是一种新的制备微孔膜的方法,它是由热量的流失而产生的相分离,原理相对简单。聚偏氟乙烯(PVDF)具有优良的耐化学性能。不仅如此,PVDF树脂的拉伸强度高,抗冲击强度较好,在有机材料中,是一种制备不对称膜的优良物质,但由于PVDF的疏水性较强,极易产生污染,缩短了膜的使用寿命,制约了其在膜分离领域的进一步应用。本文基于热致相分离法制备了PVDF平板微孔膜,并采用多种共混的方法来改善PVDF膜的疏水性,在平板膜理论研究的基础上结合中空纤维膜的制备工艺制备了亲水性较好的中空纤维微孔膜,为实现亲水性PVDF微孔膜的产业化提供了理论和实践基础。 在稀释剂的选取上,本文通过大量的溶解性实验,选取了邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、二苯甲酮(DPK)、碳酸二苯酯(DPC)三种单一稀释剂来研究稀释剂的不同对微孔膜的影响,并以DMP为单一稀释剂考察了聚合物浓度、冷却条件等对膜微观结构的影响。研究发现,不同单一稀释剂所形成的微观结构存在明显差异,且不利于制备高性能的微孔膜。 复合稀释剂可以通过调节混合比满足与体系的相容性。本文选用DMP和DOP为复合稀释剂,研究稀释剂配比对体系的影响,发现随复合稀释剂中DMP含量的增加,体系的结晶温度减小,球晶结构越明显。 在复合稀释剂的基础上,通过分别共混PMMA、纳米TiO2和PMMA/TiO2来改善PVDF膜的疏水性。研究发现PMMA/TiO2的共混改性效果较好,形成连接性较好的连续结构且孔的数量较多,接触角变化较大,亲水性较好;在共混PMMA时,发现PMMA的添加对膜的微观结构影响较大,体系由球晶结构转变为网状结构,随PMMA添加量的增加,膜的亲水性不断得到改善,在PMMA添加量为聚合物30%时,膜的综合改性效果较好;共混纳米TiO2时,纳米TiO2的添加对膜的微观结构影响较小,仍以球晶结构为主,随纳米TiO2添加量的增加,膜的亲水性不断得到改善,添加量为聚合物3%左右时综合效果较佳。 根据共混改性的结果,确定了平板膜的最佳制膜条件,即PMMA/TiO2共混改性,稀释剂含量占60%,DMP:DOP=1:1,PMMA:PVDF=3:7,纳米TiO2添加量占聚合物2%-3%左右,20℃水浴冷却。在此基础上对影响中空纤维膜性能的纺丝工艺影响因素进行分析,采用正交实验确定了中空纤维微孔膜的最佳制膜工艺,制备出亲水性的PVDF中空纤维膜,为下一步亲水性PVDF微孔膜产业化打下良好基础。与未改性的PVDF微孔膜对比,发现亲水性膜的水通量要明显高于未改性的膜,且耐污染性能好。
【学位授予单位】:济南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ325.4

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