无纺布支撑PVDF纳米纤维疏水膜的制备及其性能研究

以N,N-二甲基甲酰胺和丙酮为混合溶剂,采用静电纺丝法制备了基于不同无纺布支撑的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维疏水膜,考察了不同无纺布支撑材料对膜结构与膜性能的影响;利用扫描电子显微镜、接触角测量及膜蒸馏脱盐实验等对纳米纤维膜的结构及性能进行了表征。结果表明,以不同无纺布为支撑材料的电纺纳米纤维膜具有良好的疏水性,接触角最高可高达149.5°;复合膜整体孔隙率最高为79.8%,纳米纤维分离功能层的孔隙率最高可达92.6%;纳米纤维膜平均孔径随着静电纺丝时间的延长而降低,膜平均孔径在1.25~2.02μm,尽管膜孔径分布情况各不相同,但复合膜的盐截留率均能达到99.99%以上。以质量浓度35 g/L的NaCl溶液为进料液进行直接接触式膜蒸馏脱盐实验,在疏水膜两侧温差为60℃条件下膜通量最高可达48.84 kg/(m~2·h)。     

P(VDF-HFP)/ZrO_2复合纤维隔膜的结构与性能研究

将纳米ZrO2填充到聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))溶液中,采用静电纺丝法制备了P(VDFHFP)/ZrO2复合纤维隔膜,考察分析了ZrO2含量对隔膜形貌、热收缩性、力学性能和电化学性能的影响。结果表明:P(VDF-HFP)/ZrO2复合纤维隔膜均具有纤维互穿三维立体微孔结构;当ZrO2质量分数为6%时,P(VDF-HFP)/ZrO2复合隔膜综合性能达到最佳,与不加ZrO2的P(VDF-HFP)纤维隔膜相比,其断裂强度由3.52 MPa提高到8.06 MPa,电化学稳定窗口由4.63 V增加到5.62 V,离子电导率由1.31 mS/cm提高到2.52 mS/cm;以LiCoO2为正极材料,使用P(VDF-HFP)/ZrO2复合膜组装的电池首次充放电比容量高达142.8 mAh/g。     

仿生水稻叶各向异性聚偏氟乙烯超疏水膜的构建及性能研究

通过静电纺丝技术制备了一种仿生水稻叶各向异性聚偏氟乙烯(PVDF)超疏水膜,研究了纺丝液配比、纺丝条件对聚偏氟乙烯纳米纤维膜的形貌、疏水性以及纤维取向的影响。结果表明,最优纺丝液溶剂配比为DMF/丙酮=5∶5,PVDF质量分数为22%。最优纺丝参数为：电压12 kV,纺丝液推注速度0.05 mm/min,滚筒接收转速2 200 r/min,接收距离15 cm。制备出的聚偏氟乙烯纳米纤维膜具有优异的疏水性和各向异性,其与水的接触角为149.5°。同时,膜的断后伸长率为94.90%,抗拉强度16 MPa。为超疏水膜及表面制备提供了一种新的可行方法。     

PVDF/PEI-EDA亲疏水复合膜的制备及其抗污染性能

为解决疏水性污染物对膜的污染问题,利用静电纺丝的方法制备了具有抗污染性能的聚偏氟乙烯/聚醚酰亚胺-乙二胺(PVDF/PEI-EDA)亲疏水复合膜,对其进行了表征;以含疏水性污染物(油污)的Na Cl水溶液作为进料溶液进行了直接接触式膜蒸馏脱盐和抗污染实验,并与商业的PVDF疏水膜进行了对比。结果表明,复合膜厚度为340μm,平均孔径0.677μm,孔隙率72.4%;膜表面呈纳米纤维状,具有明显的酰胺基团,膜表面在空气中水接触角为5.6°,在水相中的油接触角为143°。复合膜蒸馏运行稳定,脱盐、抗污染膜蒸馏平均通量分别为5.5、4 kg/(m~2·h),可以有效的防止疏水性污染物(油污)的污染。而商业的PVDF疏水膜膜蒸馏过程不能维持稳定运行。     

膜蒸馏用PVDF抗复合污染膜的制备与测试

为提高膜的抗污染能力,对聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜进行表面涂覆改性,得到超疏水PVDF平板膜,再将超疏水PVDF平板膜进行表面亲水化改性,制备出超疏水/亲水复合PVDF膜。当PVDF的质量浓度为2%、聚乙二醇（PG）的质量浓度为39%、涂敷液温度为50℃、蒸发时间为10 s、凝固浴温度为60℃时,超疏水PVDF平板膜接触角达到154.8°。表面亲水改性制得的PVDF超疏水/亲水复合膜的接触角为41°。然后研究了超疏水PVDF平板膜和PVDF超疏水/亲水复合膜的抗膜污染性能。结果显示,超疏水PVDF平板膜具有优良的抗无机污染性能和一定的抗有机污染性能;PVDF超疏水/亲水复合膜不仅具有优良的抗无机污染性能,而且其抗复合污染性能尤其是抗有机污染性能得到明显提升,为进一步构建高性能膜蒸馏抗污染膜提出了一个可行的技术方向。     

膜蒸馏用超疏水PVDF纳米纤维膜的制备和性能研究

采用静电纺丝法制备聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,并以此膜和和商品膜HVHP4700为基膜,通过在其表面先覆盖二氧化钛、再覆盖十二烷基三氯硅烷进行改性,得到超疏水表面。对改性后的超疏水纳米纤维膜进行了表征和性能评价、膜蒸馏实验。结果表明,在较小的纺丝液推注速度下,制备的纳米纤维膜具有较适宜的厚度、孔径、液体入口压力和孔隙率。改性后2种膜的接触角均大于150°,抗润湿性能显著提高。改性前后PVDF纳米纤维膜的产水通量均高于改性前后的HVHP4700膜,4种膜的产水电导率均低于5μS/cm,脱盐率高于99.99%。     

PVDF-HFP/SiNPs疏水复合膜电纺制备及其性能研究

以筛孔75μm涤纶网为基衬,N,N-二甲基甲酰胺、丙酮为混合溶剂(质量比8:2),采用静电纺丝法制备了PVDF-HFP/Si NPs疏水复合膜,考察了疏水气相纳米Si O2颗粒(Si NPs)对纳米纤维膜结构及性能的影响。结果表明,随着纺丝液中Si NPs含量的增加,其红外特征吸收峰将愈发明显;膜厚度上升,而孔隙率却随之降低;尽管加入Si NPs后,膜的平均孔径变大,但膜表面疏水性的提高则保障了复合膜在膜蒸馏过程中仍可保持优异的截留性能。以质量浓度35 g/L的Na Cl溶液为进料液进行直接接触式膜蒸馏脱盐实验,当进料温度和渗透温度分别为53℃和20℃时,各复合膜盐截留率均能达到99.99%以上,膜通量可达12.0 kg/(m2·h)。     

聚合物含量对膜蒸馏用聚偏氟乙烯电纺纳米纤维膜的影响

为考察聚合物含量对聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝纳米纤维膜的结构和性能的影响,在二甲基甲酰胺与丙酮质量比为9:1的条件下,制备了无纺布支撑的PVDF静电纺丝纳米纤维膜,进行了聚合物PVDF含量对纺丝液基本性质与膜的形貌结构及分离性能的影响分析。结果表明,提高纺丝液中PVDF含量,纺丝液的表面张力与电导率降低,纳米纤维间珠粒数量减少,纤维直径增大。直接接触式膜蒸馏脱盐应用实验表明,PVDF的质量分数为12%条件下制备的疏水膜,在盐溶液与冷侧循环水温度分别为80℃与20℃时,其通量可达62.38 kg/(m~2·h),产水电导率为8μS/cm,盐截留率达到99.99%以上。     

电纺及疏水改性制备CA/SiNPs-FAS超疏水复合膜及膜蒸馏脱盐研究

以1-甲基-2-吡咯烷酮/丙酮为混合溶剂,无纺布为支撑层,采用静电纺丝技术与溶胶-凝胶方法,制备了醋酸纤维素/二氧化硅复合纳米纤维膜,并将其浸渍于全氟烷基硅烷/正己烷分散液中进行疏水化改性。利用场发射扫描电子显微镜、红外光谱仪、孔径分析仪、接触角测量仪器等表征了改性前后复合膜表面形貌、官能团变化、孔径分布及润湿性等膜性能参数并将其应用于连续性直接接触式膜蒸馏盐浓缩过程。结果表明,静电纺丝复合膜呈三维空间网状结构,且利用正硅酸乙酯生成的纳米二氧化硅颗粒内陷于醋酸纤维素纤维内部形成微米-纳米梯级分布。经全氟烷基硅烷修饰后,红外特征峰明显,复合膜水接触角最高可达156°,且对质量分数为5%的十二烷基硫酸钠液滴也同时展示出优良的抗润湿性能(接触角125°)。以60℃、35 g·L~(-1)的NaCl溶液为进料液进行持续性直接接触式膜蒸馏脱盐实验,当渗透温度为20℃时,各复合膜盐截留率均能达到99.99%以上,其中,CA/SiNPsFAS膜通量可稳定在11.2 kg·(m~2·h)~(-1)。     

静电纺丝法制备PVDF纳米纤维

静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法.聚偏氟乙烯(PVDF)具有优异的压电性能,而通过静电纺丝技术制得的聚偏氟乙烯静电纺丝膜具有高孔隙率、轻薄柔韧、透气性好等优点从而广泛应用在传感材料、电池隔膜和生物材料等领域.为了研究最适纺丝工艺,本文通过调节不同的纺丝电压、聚合物溶液浓度以...     

静电纺PAN/TiO2纳米纤维基复合功能膜制备及性能研究

采用静电纺丝法`及膜后处理法,以聚丙烯腈(PAN)、纳米二氧化钛、硝酸银和全氟辛基三氯硅烷为原料,制备了可穿戴的具有抗紫外性能的防水透湿微孔膜并进行相关表征。研究了不同含量的TiO_2和Ag纳米材料对PAN纳米纤维抗紫外及防水透湿性能的影响。实验结果表明,PAN纳米纤维膜中引入纳米二氧化钛和银纳米粒子具有紫外波区UVB和UVA全屏蔽的性能,且复合膜疏水改性后防水透湿性能优异。     

PVDF-pDOPA复合膜应用于MBfR稳定性研究

针对膜生物膜反应器(MBf R)中研究中疏水性微孔膜存在的生物亲和性差,氧传质能力不足等问题,采用自聚合法以左旋多巴为单体对自制疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,制备适用于MBf R技术的新型疏水性中空纤维复合膜(PVDF-pDOPA复合膜),结果表明,复合膜氧总转移系数KLa由0.95×10~(-2) min~(-1)提升到1.61×10~(-2)min~(-1),接触角由75°下降到42°,复合膜的氧传质性能、亲水性能得到显著改善。复合膜经超声后仍然具有很好的亲水特性;分别超声10、20和30 min时,极限气体通量是原膜的约2倍;KLa分别衰减了4.89%、9.76%和12.20%,但KLa仍为原膜的1.64、1.55、1.51倍,其氧传质性能仍优于原膜,表明PVDF-pDOPA复合膜具有良好的稳定性。     

电纺及疏水改性制备CA/SiNPs-FAS超疏水复合膜及膜蒸馏脱盐研究

以1-甲基-2-吡咯烷酮/丙酮为混合溶剂,无纺布为支撑层,采用静电纺丝技术与溶胶-凝胶方法,制备了醋酸纤维素/二氧化硅复合纳米纤维膜,并将其浸渍于全氟烷基硅烷/正己烷分散液中进行疏水化改性。利用场发射扫描电子显微镜、红外光谱仪、孔径分析仪、接触角测量仪器等表征了改性前后复合膜表面形貌、官能团变化、孔径分布及润湿性等膜性能参数并将其应用于连续性直接接触式膜蒸馏盐浓缩过程。结果表明,静电纺丝复合膜呈三维空间网状结构,且利用正硅酸乙酯生成的纳米二氧化硅颗粒内陷于醋酸纤维素纤维内部形成微米-纳米梯级分布。经全氟烷基硅烷修饰后,红外特征峰明显,复合膜水接触角最高可达156°,且对质量分数为5%的十二烷基硫酸钠液滴也同时展示出优良的抗润湿性能（接触角125°）。以60℃、35 g·L^-1的NaCl溶液为进料液进行持续性直接接触式膜蒸馏脱盐实验,当渗透温度为20℃时,各复合膜盐截留率均能达到99.99%以上,其中,CA/SiNPs-FAS膜通量可稳定在11.2 kg·（m²·h）^-1。     

高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究

采用静电纺丝法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,并采用共混纺丝法和真空抽滤两种方式将还原氧化石墨烯微球(rGO)负载于其上,获得高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合油水分离膜。通过调整静电纺丝过程参数(如推注速率和电场强度等)和纺丝液配方,对PVDF纳米纤维膜结构进行优化,并采用不同的rGO微球负载量、负载方式、黏结剂含量来提高纳米纤维膜的表面粗糙度和疏水性。利用扫描电子显微镜和接触角测试对纤维膜的表面形貌和亲疏水性进行表征,并通过二氯甲烷-水体系进行油水分离实验,测试了不同配方下杂化膜的重力驱动油水分离性能。结果表明,当静电纺丝溶液中PVDF含量为14%时,以1 mL·h^-1的推注速率,在15 kV下制得的PVDF纳米纤维膜,并将1%PVDF溶液、3 mg rGO微球(与黏结剂中有效成分PVDF质量比为3∶1)和溶剂组成的铸膜液抽滤在膜表面,复合膜表面水接触角为130.9°,其油水分离过程中的有机溶剂透过通量可达5 641.3 L·h^-1·m^-2,水相的截留率为99.28%。     

多孔结构耐磨超疏水薄膜的制备及性能

为了获得持久稳定的超疏水材料,本研究将聚偏氟乙烯共六氟丙烯共聚物（P(VDF-HFP)）和疏水改性的纳米三氧化二铝（Al2O3）进行复合并通过溶剂/非溶剂诱导相分离法制备了一种耐磨超疏水薄膜。采用SEM及能谱分析仪和接触角测量仪分别对薄膜的表面微观结构、化学组成和疏水性能进行表征。结果表明：制备的薄膜具有自相似微纳米复合微观结构。并且薄膜具有优异的自清洁性和耐机械摩擦性,即使经历360个周期的砂纸磨损（100 g载重）后仍保持超疏水性。除此之外薄膜具有优异耐化学溶液和紫外灯照射稳定性。     

聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

本文选用聚偏氟乙烯作为膜材料,二甲基甲酰胺为溶剂,聚乙二醇为添加剂,采用湿法纺丝成膜,对影响膜性能的诸因素进行了讨论,用所制的中空纤维膜组件对TNT废水进行了膜萃取实验。用回归正交实验设计确定的最佳配方为聚偏氟乙烯浓度22.14%,聚乙二醇浓度6.26%,二甲基甲酰胺71.60%,纺丝温度54.84℃。该最优组合膜的萃取速率为1.898mg/m     

中国专利

<正>一种高耐热聚合物纳米复合纤维薄膜制备方法本发明利用静电纺丝技术成功制得高耐热纳米级复合纤维薄膜,属于薄膜的改性领域。方法如下:分别制备聚偏氟乙烯和聚醚酰亚胺溶液,将聚偏氟乙烯与聚醚酰亚胺按质量比为9∶1混合得到均相纺丝溶液。利用静电纺丝技术将所制均相纺丝溶液进行纺丝成膜,烘干,即得到热稳定性能高的聚偏氟乙烯/聚     

聚合物纳米纤维技术的新进展

重点介绍了静电纺丝技术发展现状,详细介绍了双组分聚合物纳米纤维、碳纳米纤维、聚偏氟乙烯纳米纤维、生物可降解聚合物纳米纤维的制备和性能,展望了聚合物纳米纤维及纳米纤维膜产品的应用。     

纳米SiO_2及制备条件对聚偏氟乙烯微滤膜的影响研究

采用相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)-纳米二氧化硅(n Si O_2)复合微滤膜,研究了n Si O_2投加量、制膜过程中的搅拌转速和搅拌时间对复合膜的影响,通过扫描电子显微镜、死端过滤实验、接触角测量、孔隙率、清水通量等,分别对不同膜的微观结构、抗污染能力、表面亲水性、分离性能进行了联合表征。结果表明,n Si O_2的引入能有效改善膜的抗污染性能,以n Si O_2的质量分数为0.05%为最佳;随着搅拌转速的增大,膜亲水性能、分离性能均有所提高,当搅拌转速为800 r/min、搅拌时间以4 d时,膜性能最优。     

聚二甲基硅氧烷-聚偏氟乙烯共混膜制备及其渗透蒸发性能研究

为增强聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性能和膜选择性能,在PVDF基膜材料中添加了不同质量的聚二甲基硅氧烷(PDMS),制备了PVDF-PDMS共混复合膜。考察了PDMS、PVDF质量比对复合膜结构性能的影响,并用扫描电子显微镜、比表面积孔径分析仪、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪等仪器对复合膜进行了表征;采用低含量苯酚水溶液研究了复合膜的渗透蒸发性能。结果表明,随着PDMS添加量的增加,复合膜的疏水性能、苯酚渗透通量以及分离因子都会逐渐增大,复合膜渗透蒸发性能明显优于未改性膜;在PDMS、PVDF质量比为1:10时,复合膜具有最好的形态结构,表面接触角达到82.92°,苯酚渗透通量为39.31 g/(m~2·h),分离因子增加到4.68。