热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜及亲水化改性研究

作     者：金宇涛 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史翎;林亚凯

授予年度：2018年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：聚偏氟乙烯 热致相分离 双连续结构 共混亲水化改性 抗污染 

摘      要：膜分离技术具有高效率、低能耗、易于控制、过程简单等优势,已成为目前研究的热点之一。聚偏氟乙烯(Plyvinylidene fluoride,PVDF)是一种半结晶聚合物,具有热稳定性优异、机械性能好、化学稳定性优良、耐辐照性较强等优点,已经成为重要的制膜材料之一。相比于 NIPS(Nnsolvent-induced phase separation)法,TIP S(Termally induced phase separation)法的过程简单、易于控制,制备的PVDF膜有较高的孔隙率以及机械强度。本文选用包括二苯甲酮(DPK)、碳酸二苯酯(DPC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等在内的9种物质作为稀释剂制备PVDF膜,并通过 Hansen 溶度参数、RED(Relative energy distance)值等来分析制得的PVDF微孔膜的结构以及聚合物/稀释剂体系的相分离过程。RED值越小,说明PVDF与稀释剂之间的相互作用越强,在降温过程中体系易于发生S-L相分离过程,微孔膜的内部趋向于球粒堆积的结构。若RED值稍高,体系相容性稍差,相分离过程由S-L相分离向L-L相分离转变,内部呈现双连续结构。在PVDF/DPK体系中引入与PVDF不相容、与DPK相互作用较强的第二稀释剂AA(Alkyl alcohol),使得体系在降温过程中由于第二稀释剂从铸膜液中的分离而发生L-L相分离过程,有效的扩宽了体系的L-L相分离区域。在一定的聚合物浓度(25wt%)条件下,通过调节二组分稀释剂的比例可以实现膜结构从球粒堆积结构到双连续结构,再到胞孔结构的转化。由于PVDF本身有较强的疏水性,易造成膜污染,所以采用一种两亲性嵌段共聚物A对其进行共混改性。通过对热性质、结构形貌、亲水性等进行表征评价确定了最佳的共混比例为10wt%。以此共混比进行中空纤维膜的制备并对其性能进行评价。改性后膜纯水通量上升90.6%而蛋白质吸附量下降40.2%,并且改性膜的亲水性有优良的稳定性。