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聚偏氟乙烯智能膜的制备及其性能研究

王闻宇  
【摘要】: 本文将智能材料与膜技术相互融合,首次提出并采用碱处理法和以PVDF为大分子引发的原子转移自由基聚合法制备具有环境响应性的PVDF中空纤维凝胶复合膜和PVDF平板膜,通过水通量及不同分子量的截留率研究了复合膜的环境响应性。同时在非离子和离子凝胶动力学模型的基础上,建立了具有离子等同效应的P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶动力学模型,研究了-OH含量对凝胶LCST的影响并对PVDF膜表面P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶LCST变化的实验值和理论值进行了比较和分析。 首次采用碱处理法对PVDF表面改性,在引发剂和交联剂的作用下制备了具有温度敏感、pH敏感以及温度和pH双敏感的PVDF中空纤维凝胶复合膜。通过FTIR和SEM对PVDF膜表面接枝情况进行了分析,研究了交联剂含量、碱处理时间对接枝率的影响,并通过纯水通量以及不同分子量的截留率对所制备的中空纤维凝胶复合膜的环境响应性进行了系统研究。结果表明,采用碱处理法可成功制备PVDF中空纤维凝胶复合膜,碱处理时间及交联剂浓度对接枝率有较明显的影响;所得PVDF中空纤维凝胶复合膜具有环境响应性,通过改变环境可以对不同分子量的物质进行有效分离。 本文提出一种制备智能膜的新方法,即以PVDF作为大分子引发剂,CuCl和DMDP为配位体,NIPA为聚合单体,采用原子转移自由基聚合法制备PVDF-g-PNIPA共聚物并通过相转移方法制备了PVDF-g-PNIPA平板膜。同时以碱处理法对PVDF粉末进行基体改性,以AIBN为引发剂,制备了PVDF-g-PNIPA共聚物并通过相转移法制备PVDF-g-PNIPA平板膜。研究了两种方法所得PVDF-g-PNIPA共聚物的结构特征和PVDF-g-PNIPA平板膜的环境响应性,表明NIPA已接枝到PVDF聚合物上且所得PVDF-g-PNIPA平板膜具有温度敏感性。 在非离子凝胶和离子凝胶溶胀动力学模型的基础上,建立了具有离子等同效应的P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶溶胀动力学模型且拟合曲线与实验值吻合较好。将P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶接枝到PVDF中空纤维膜表面并通过所建立的离子等同效应的凝胶溶胀动力学模型计算出 P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶的LCST理论值,发现其理论值与实验值基本一致,表明所建立的具有离子等同效应的凝胶溶胀动力学模型在预测含有OH的PNIPA凝胶LCST方面有较好的效果。


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