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两亲性共聚物改性PVDF多孔膜的结构控制与性能研究
中文名称: 两亲性共聚物改性PVDF多孔膜的结构控制与性能研究
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论文编号: 3729526收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Structure Control and Properties of Porous PVDF Membrane Modified with Amphiphilic Copolymers
学位类型: 硕士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 高分子化学与物理
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 聚偏氟乙烯 两亲性共聚物 共混 线型水溶性聚合物 线型三嵌段两亲聚醚(TBPE) 高分子量多嵌段两亲性聚醚(UMF2) 两亲性梳状聚醚硅氧烷(ACPS) 保留率 表面富集
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论文简介:聚偏氟乙烯(PVDF)膜由于其优良的可加工性、化学稳定性、孔径可控和耐热性能而广泛地应用于微滤和超滤工程。但是由于PVDF膜表面疏水性强,尤其是应用在油水分离、蛋白质水质分离等方面时,容易产生吸附污染,有效的亲水化改性就成为PVDF膜研究中的重要课题。 研究发现,PEG、PVP等线型水溶性聚合物在成膜过程以及在膜应用过程中易很快地洗脱下来,保留率低,表明这类聚合物对PVDF膜的亲水改性效果差,共混膜的亲水性衰减很快,线型水溶性聚合物应当主要起到孔径调节的作用,而非理想的亲水改性添加剂。为了提高添加剂在膜中的保留率,本文以不同分子结构的两亲性聚合物为添加剂,通过相转化法制备了PVDF共混膜,研究了添加剂对膜的结构控制和性能改性作用。 以不同分子量的线型两亲性三嵌段聚醚(TBPE)为亲水改性添加剂制备了PVDF多孔膜,发现TBPE的引入增加了膜的断面大孔结构和表面微孔;分子量为8,350 g/mol,11,500 g/mol,15,500 g/mol的TBPE在膜内保留率分别为34.0%,36.2%和39.1%;膜的性能得到很大改善,当以分子量为15,500g/molTBPE为添加剂时,表面接触角为80.9°,膜通量为283.1L/m<'2>·h。 为了进一步提高添加剂在膜中的保留率,以分子量为11,500g/mol的三嵌段聚醚(F2)为原料,以六亚甲基-对二异氰酸酯(HDI)为引发剂,合成出一种高分子量的多嵌段两亲性聚醚(UMF2).采用F2及UMF2为亲水改性添加剂,通过相转化法制备了PVDF多孔膜.SEM数据表明,以UMF2为添加剂的膜呈现出更大的指状孔结构;元素分析数据表明,在成膜过程和模拟应用过程中,UMF2具有比F2更高的保留率,分别为62.0%和52.7%,这大大提高了膜的亲水性和水通量,接触角和水通量达到87.0°和535.6 L/m<'2>·h,膜的性能稳定性得到较大改善。 为了进一步增加添加剂分子在膜内部的迁移阻力,从而减少流失,增加保留率,以一种两亲性梳状聚醚硅氧烷(ACPS)为添加剂制备了PVDF共混膜。由于ACPS在PVDF膜中良好的伸展性,与PVDF链形成紧密的缠结,可有效提高PVDF膜的力学性能,并且随着铸膜液中ACPS含量的增加,膜的断裂强度和断裂伸长率越大。在成膜过程中,ACPS具有较高的保留率(84.0%),相对于线型水溶性聚合物体系和线型嵌段聚醚体系有很大的改进;另外ACPS在膜表面的含量为本体含量的5倍,说明ACPS在膜表面具有非常高的富集率,这是由于ACPS分子中的高密度的聚环氧乙烷侧链向膜表面伸展形成富集层进而赋予膜良好的亲水性。通过对不同分子结构的聚合物添加剂体系的研究,认为高分子量多嵌段聚醚和梳状的两亲性聚醚硅氧烷对PVDF膜的改性作用明显,不仅能改善膜的结构,且由于其独特的两亲性质和较大的迁移阻力,在膜内具有较好的保留率和表面富集,同时提高了膜的亲水性和水通量。
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