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混合相分离法制备聚偏氟乙烯膜

作　者: 王建强
导　师: 曹兵
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 聚偏氟乙烯膜混合相分离膜结构膜性能
分类号: TQ325.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶性聚合物,具有优良的化学和热稳定性、耐腐蚀性和抗辐射性能,成为近年来膜材料的研究热点,国内外对PVDF膜的研究主要集中在结构控制上。本文采用将热致相分离和非溶剂致相分离相结合的方法制备了PVDF膜,研究了各因素对膜结构及性能的影响。在一定温度下,以聚偏氟乙烯为基材,二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,苯丙酮、异佛尔酮、磷酸三乙酯、丁内酯为稀释剂,制备了铸膜液。将铸膜液浸入非溶剂(水)中成膜,膜中稀释剂经萃取脱除。采用扫描电子显微镜(SEM)对膜的结构进行了表征。通过膜纯水通量和对牛血清蛋白(BSA)的截流率的测定研究了膜的分离性能。同时研究了结构变化前后,膜拉伸强度的变化。结果表明,溶剂／稀释剂比为1：1时,当体系温度低于100℃时,膜呈现海绵状的双连续结构。当温度高于100℃时,聚偏氟乙烯呈现球晶结构。当膜随体系温度变化由球晶结构转变为海绵状双连续结构时,膜通量由18Lm-2h-1增大到48Lm-2h-1。在膜的纯水通量增大的前提下,膜对牛血清蛋白(BSA)的截流率仍然保持在较高的水平。结构呈球晶状的膜对BSA的截流率在80%以上,当膜结构变化为海绵状结构时,对BSA的截流率仍然保持在70%以上。当温度较高时(如体系温度为120℃),由于球晶状结构的膜具有较厚的皮层,且皮层占整个膜的比例较大,此时膜的拉伸强度较大,最高可达7.41MPa。当体系温度降低时,膜呈现海绵状结构,膜拉伸强度最高可达4.21MPa。体系温度和溶剂／稀释剂比分别为80℃和1：1时,聚合物浓度在12%-16%范围内都能呈现双连续的海绵状结构。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章绪论  13-27
  1.1 聚合物分离膜概述  13-17
    1.1.1 膜的定义  13-14
    1.1.2 膜的分类  14-16
    1.1.3 膜材料  16-17
  1.2 相分离  17-22
    1.2.1 液-液相分离热力学  17-19
    1.2.2 液-液相分离动力学  19-21
    1.2.3 固-液相分离平衡图  21-22
  1.3 聚合物分离膜制备研究进展  22-26
    1.3.1 非溶剂致相分离法  22-24
    1.3.2 热致相分离法  24-26
  1.4 论文选题的研究目的和意义  26-27
第二章实验部分  27-33
  2.1 实验试剂和仪器  27-28
    2.1.1 实验试剂  27-28
    2.1.2 主要仪器设备  28
  2.2 试样的制备  28-33
    2.2.1 PVDF/溶剂/稀释剂混合试样的制备  28
    2.2.2 膜结构和形貌观察  28-29
    2.2.3 膜纯水通量的测定  29
    2.2.4 膜对牛血清蛋白(BSA)截流率的测定  29-31
    2.2.5 样品结晶度的测定  31
    2.2.6 膜拉伸强度的测定  31-33
第三章结果与讨论  33-67
  3.1 PVDF/溶剂/稀释剂体系的选择  33-34
  3.2 稀释剂种类对膜结构的影响  34-39
  3.3 稀释剂对膜结构及性能的影响  39-55
    3.3.1 稀释剂含量对膜结构的影响  39-47
    3.3.2 稀释剂含量对膜纯水通量的影响  47-49
    3.3.3 稀释剂含量对BSA截留率的影响  49-51
    3.3.4 稀释剂含量对膜拉伸强度的影响  51-53
    3.3.5 稀释剂含量对膜结晶度的影响  53-55
  3.4 体系温度对膜结构及性能的影响  55-61
    3.4.1 体系温度对膜结构的影响  55-58
    3.4.2 体系温度对膜纯水通量的影响  58-59
    3.4.3 体系温度对BSA截留率的影响  59-60
    3.4.4 体系温度对膜拉伸强度的影响  60-61
    3.4.5 体系温度对膜结晶度的影响  61
  3.5 聚合物对膜结构及性能的影响  61-67
    3.5.1 聚合物浓度对膜结构的影响  61-64
    3.5.2 聚合物浓度对膜纯水通量的影响  64-65
    3.5.3 聚合物浓度对膜BSA截流率的影响  65-67
第四章结论  67-69
参考文献  69-73
致谢  73-75
研究成果及发表的论文  75-77
作者和导师简介  77

混合相分离法制备聚偏氟乙烯膜

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