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聚偏氟乙烯亲水改性研究

作　者: 王春雅
导　师: 曹兵；潘凯
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 紫外接枝 臭氧接枝 亲水性 抗污染性
分类号: TQ325.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 324次
引　用: 1次
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内容摘要


聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化学稳定性、热稳定性和机械强度,适用于制备性能优良的分离膜材料。作为膜材料,PVDF膜表面疏水且极易被蛋白质污染,限制了PVDF材料的应用。因而对PVDF的亲水性研究尤为重要。3-(甲基丙烯酰胺基)丙基-二甲基(3-磺酸)氢氧化铵(MPDSAH)是典型的双性离子物质,该单体同时含有亲水及抗蛋白质污染基团,可用于改性疏水性材料。本文首先采用紫外辐照PVDF成品膜接枝MPDSAH单体的方式改性PVDF成品膜。其次,采用臭氧处理PVDF溶液的方式接枝MPDSAH单体对PVDF材料进行改性。达到同时改善PVDF膜的表面亲水及抗蛋白质污染性能的目的。首先,论文研究了在紫外辐照条件下,以光敏剂二苯甲酮(BP)为引发剂,引发MPDSAH单体在PVDF膜表面接枝,制备亲水性PVDF膜的方法。讨论了不同强度紫外灯、不同单体浓度、不同浓度引发剂对接枝反应的影响,优化了反应条件。研究结果表明,通过紫外辐照的方式可将MPDSAH成功接枝到PVDF膜表面,改善了PVDF膜表面亲水性及抗蛋白吸附性能。PVDF膜表面水接触角可由118°降低至43°,BSA吸附量可由13mg/cm2·g降至3mg/cm2·g。另外,论文还探索性的研究了利用臭氧处理PVDF溶液后,接枝MPDSAH单体,并利用浸没相转化的方式制膜,对PVDF膜亲水性的影响。探讨了臭氧处理后接枝MPDSAH单体对成膜结构的影响,以及单体与聚合物配比对亲水性的影响。本文研究表明,通过紫外光辐照对PVDF成品膜表面改性可制备具有优良分离性能的亲水性聚偏氟乙烯膜,且效率高,成本低,可实现工业连续化操作。通过臭氧处理PVDF溶液后接枝双性离子单体MPDSAH也可制备亲水性PVDF膜。

全文目录


学位论文数据集  3-4
摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-26
  1.1 聚合物分离膜概述  12-18
    1.1.1 膜的定义及其分类  12-14
    1.1.2 膜分离过程的表征  14-15
    1.1.3 工业应用膜  15-17
    1.1.4 制膜方法  17
    1.1.5 PVDF材料概述  17-18
  1.2 聚合物膜的亲水改性研究进展  18-24
    1.2.1 膜污染种类及防治  18
    1.2.2 膜表面改性的方法  18-20
    1.2.3 膜表面紫外光接枝  20-23
    1.2.4 臭氧改性PVDF材料  23-24
  1.3 论文选题的研究目的和内容  24-25
  1.4 论文创新之处  25-26
第二章 紫外辐照聚偏氟乙烯膜表面改性  26-64
  2.1 主要试剂与原材料  26
  2.2 主要仪器设备  26-27
  2.3 实验过程  27-29
    2.3.1 PVDF膜预处理及单体前处理  27-28
    2.3.2 PVDF-g-MPDSAH膜制备过程  28-29
  2.4 聚偏氟乙烯膜的测试及表征  29-33
    2.4.1 全反射红外光谱(ATR-FTIR)表征  29
    2.4.2 X射线光电子能谱(XPS)表征  29
    2.4.3 扫描电子显微镜(SEM)表征  29-30
    2.4.4 纯水接触角的测试  30
    2.4.5 接枝率测试  30
    2.4.6 纯水通量测试  30
    2.4.7 BSA吸附测试  30-31
    2.4.8 右旋核糖截留率及其通量测试  31-33
  2.5 结果与讨论  33-46
    2.5.1 PVDF膜表面活化  33-35
    2.5.2 紫外光照接枝MPDSAH单体  35-43
    2.5.3 膜性能测试  43-46
  2.6 紫外光照引发接枝反应条件的优化  46-61
    2.6.1 结果与讨论  47-61
  2.7 小结  61-64
第三章 臭氧处理改性聚偏氟乙烯  64-70
  3.1 主要试剂与原材料  64
  3.2 主要仪器设备  64-65
  3.3 膜制备过程  65-66
    3.3.1 PVDF膜制备  65
    3.3.2 PVDF-g-MPDSAH膜制备  65-66
  3.4 测试及表征  66-67
    3.4.1 膜表面结构  66
    3.4.2 表面亲水性测试  66-67
  3.5 结果与讨论  67-69
    3.5.1 膜表面官能团分析  67
    3.5.2 膜表面及断面结构分析  67-68
    3.5.3 亲水性测试  68-69
  3.6 小结  69-70
第四章 结论  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-78
研究成果及发表的学术论文  78-80
作者和导师简介  80-81
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  81-82

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 聚合类树脂及塑料 > 聚氟乙烯
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