聚合物膜的研制

以聚丙烯腈(PAN)／聚乙烯醇(PVA)合金为膜材料，用液-固相转化法成膜制备PAN/PVA体系的非对称型合金微滤膜。研究了铸膜液浓度、聚合物共混配比、铸膜液温度溶剂蒸发时间、凝胶浴温度对膜结构和膜性能的影响。结果表明：采用了液-固相转化法成膜，可制成孔径为0．5～5．0μm的非对称性PAN/PVA合金微滤膜。     

PVC-溶剂-非溶剂相混合参数表征

<正>聚合物-溶剂-非溶剂(沉淀剂)三元相混合参数是影响浸没沉淀相转化法成膜的一个关键因素,溶剂/非溶剂的选择影响成膜机理:瞬时液-液分相和延时液-液分相。顺时液-液分相是指铸膜液浸入凝胶浴后迅速分相,有利于形成大孔结构;延时液-液分相是指铸膜液浸入凝胶浴后一定时间后才开始分相成膜倾向于形成海绵状结构[1]。这是由于当在铸     

铸膜条件对相转化法制备PVDF微滤膜性能的影响

研究了浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜过程中挥发时间、凝胶浴温度、铸膜厚度和铸膜速度对成膜的形态结构、孔隙率、过滤性能以及污染性能的影响。结果表明,随挥发时间延长,成膜孔隙率变小,纯水通量先增加后减小,以10 s为挥发时间制得的膜抗污染性能最强;随凝胶浴温度的升高,孔隙率、纯水通量及抗污染性能先增大后减小,在45℃成膜污染速率最低;随铸膜厚度的增加,纯水通量逐渐减小,孔隙率呈现先增加后减小的规律,且铸膜厚度为0.25 mm时成膜抗污染性能最好。     

凝胶相转化温度和空气预蒸发时间对PVDF超滤膜性能及结构的影响

利用非溶剂相转化法(NIPS),以聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/N,N-二甲基乙酰胺( DMAC)为铸膜液体系,水为凝固浴制备了大通量超滤膜.考察了铸膜液温度、凝胶浴温度、空气预蒸发时间等条件对超滤膜性能与结构的影响.研究结果显示,随着铸膜液和凝胶浴温度的提高,膜纯水通量增大,强度增强,截留率降低,膜的第一泡点压力减小,膜的孔隙率随铸膜液温度升高而增大,随凝胶浴温度升高先增大后减小,膜断面指状孔发育较为通透,海绵层致密.延长铸膜液在空气预蒸发时间,膜的第一泡点压力和孔隙率降低,超滤膜截留率提高,通量和强度变化不大.     

凝固浴组成和温度对PVDF疏水微孔膜结构与性能的影响

利用非溶剂相转化法(NIPS),以聚偏氟乙烯(PVDF)/磷酸三乙酯(TEP)-N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为铸膜液体系,乙醇水溶液为凝固浴制备高性能的PVDF疏水微孔膜。考察了凝固浴中乙醇(EtOH)含量及凝固浴温度对PVDF成膜分相速率、膜结构和膜疏水性的影响。实验结果表明,在20℃的凝固浴温度下,凝固浴中乙醇含量的升高减慢了铸膜液体系的分相速率,提高了PVDF膜的孔隙率;在凝固浴中添加60%(wt)的乙醇,可形成表面荷叶状结构和截面对称的海绵状结构,膜表面的接触角为130.3°,呈很强的疏水性,并具有较优的膜强度。     

聚偏氟乙烯／蒙皂石超滤膜的制备及性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,无机层状材料蒙皂石(MMT)为添加剂,通过溶胶-凝胶相转化法研制成PVDF/MMT超滤膜.考察了MMT质量分数在0%~9%范围内对铸膜液黏度、膜孔隙率、孔径、水通量、PEG20000截留率等性能的影响,以及相图和DSC曲线的变化.实验结果表明,MMT的加入使铸膜液的黏度增加,铸膜液呈现非牛顿流体中的假塑性流体的特性;当MMT加入质量分数为7%时,PVDF/MMT超滤膜水通量可达94.32 L·m-2·h-1,对PEG20000的截留率达95.2%.MMT的添加对成膜过程也有影响,从相图分析,加入MMT改变了液–固双节点的位置,铸膜液对非溶剂的容纳能力降低;而从DSC测试曲线得知PVDF/MMT膜的结晶度低于PVDF膜.     

铸膜液结构对PVC/PMMA合金微滤膜性能的影响

通过高分子合金化,以L-S相转化法制备了PVC/PMMA非对称型合金微滤膜,考察了铸膜液结构对微滤膜结构与性能的影响.结果表明:随聚合物浓度、铸膜液温度升高合金膜水通量降低,平均孔径减小;增大PMMA含量,水通量上升,平均孔径增大;随添加剂量的增加,合金膜水通量上升,平均孔径减小.     

铸膜液中水含量对聚砜超滤膜结构和性能的影响

试验在环境温度20℃、相对湿度50%、凝胶浴温度20℃的条件下制膜,在聚砜(PS)铸膜液中添加水为非溶剂添加剂,研究水添加量对铸膜液粘度、膜性能和结构的影响.结果表明,水的添加对铸膜液起到了增粘的作用;30℃ PS的质量分数为14%铸膜液所成膜的纯水通量随铸膜液中水的添加量的增加大体上呈增加的趋势,从59.1增大到126.4 L·m~(-2)·h~(-1);截留率则略有下降;相应的膜表面的孔径增大、孔增多;相同水添加量(质量分数0.05%)PS的质量分数为14%的铸膜液粘度随温度的升高而减小;铸膜液温度的升高,相应的膜的纯水通量随之增加,截留率则略有下降.     

聚偏氟乙烯有机膜的共混改性及性能研究

将聚偏氟乙烯和高分子聚合物共混,通过溶胶-凝胶相转化法研制综合性能良好的微孔膜,考察了铸膜液浓度、PVDF与共混添加剂的配比、凝胶浴温度、溶剂挥发时间和酸、碱、氧化处理对共混膜性能的影响.结果表明,随着铸膜液中聚合物总含量、膜液的黏度增加,纯水通量总体呈下降趋势,孔隙率先增加后减小,最后趋近平衡;随着共混添加剂在铸膜液中相对含量的增加,纯水通量先增加后减小,孔隙率可得到有效提高,平均孔径变化不大;凝胶浴温度对纯水通量没有较大影响;延长溶剂的挥发时间,使平均孔径减小;找到合适的共混添加剂并选择适当的膜液组成,能够使共混改性膜的纯水通量、孔隙率、抗酸、碱、氧化性能较改性前得到有效提高.其中纯水通量较改性前提高10％左右,孔隙率提高15％左右,说明共混化是一种改善PVDF膜性能的有效方法,具有极好的实用开发价值.     

添加剂PVP、PEG对PVDF/PVP(PEG)/DMAc铸膜液扩散性质的影响

采用浸入沉淀相转化和铸膜液光透射测试相结合的方法,考察了添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇(PEG)对聚偏氟乙烯(PVDF)/ PVP(PEG)/二甲基乙酰胺(DMAc)铸膜液的扩散性质的影响.实验中改变了PVP添加剂的含量和PEG添加剂的分子量.结果表明,PVDF铸膜液浸入沉淀过程初始阶段的溶剂外扩散符合费克扩散定律.无添加剂时体系溶剂的表观扩散系数为52.52×10-6 g·s-1/2,添加5% PVP或PEG20000时其系数分别为17.11和22.53×10-6 g·s-1/2,即添加PVP、PEG使PVDF铸膜液的溶剂外扩散速率下降.同时从光透射实验可知,上述添加剂的加入使非溶剂向内扩散的速率上升.实验表明,溶剂外扩散受控于体系的粘度,非溶剂的向内扩散受控于界面的亲水性.研究还改进了浸入沉淀相转化法的实验方法,克服了原有方法的弊端,有助于获得更多扩散行为信息.     

增强型聚偏氟乙烯微孔膜的研制

通过相转化法制备无纺布支撑的增强型聚偏氟乙烯微孔膜,确定二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,氯化锂为第二添加剂,以水作为凝胶浴.研究了添加剂组成和浓度、凝胶浴组成和浓度、凝胶浴温度、热处理条件等因素对聚偏氟乙烯膜性能的影响.     

非溶剂相转化辅助粗糙基底法制备高疏水PES膜

以提高PES膜的疏水性能为目的,采用非溶剂相转化辅助模板法制备了高疏水的PES平板膜。讨论了非溶剂相转化辅助粗糙基底法对PES膜膜结构的影响,并分别研究了砂纸目数、铸膜液浓度、凝固浴中正丙醇浓度对PES膜的复制效果和疏水性的影响。实验表明,砂纸目数为1 000目,铸膜液中PES质量分数为15%,凝固浴中正丙醇含量为100%时,制备的PES膜的疏水性较高,接触角由80°上升至134°。     

聚砜管式超滤膜的制备及其结构性能研究

采用浸没相沉淀法制备聚砜(PSF)管式超滤膜。以纯水通量、卵清蛋白截留率、扫描电镜表征膜的结构和性能,考察了PSF含量、凝固浴温度和组成、添加剂种类和含量对PSF管式膜成膜性能及结构的影响。结果表明,凝固浴温度升高、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量增加、PEG-400含量增加,都可以使膜的水通量增加、截留率降低;而凝固浴中添加溶剂二甲基乙酰胺(DMAc)、铸膜液中PSF含量的增加,都可以使膜的通量减小,截留率升高。     

高性能聚砜中空纤维纳滤膜基膜的研制

采用干-湿法工艺制备聚砜基膜,研究了聚砜铸膜液中聚砜含量、添加剂种类、溶剂组成及含量和凝固浴温度对膜性能的影响。研究结果表明,铸膜液中聚砜含量和添加剂含量对膜性能影响较大;使用混合溶剂可有效改善膜的孔结构和提高聚砜基膜的性能;控制凝胶浴温度可以得到较高性能的基膜。通过选择最佳铸膜液组成及工艺条件,可以制备较高性能的基膜。     

PVDF-PAN-纳米粘土杂化中空纤维超滤膜纺丝工艺研究

以聚偏氟乙烯和聚丙烯腈为主要膜材料、N,N-二甲基乙酰胺为溶剂、无水LiCl和有机纳米粘土为添加剂,采用干-湿相转化法纺丝工艺制备杂化中空纤维超滤膜,研究了干程、外凝胶浴温度、芯液温度和组成等纺丝工艺参数对杂化膜微观结构和分离性能的影响.SEM观察发现,中空纤维膜有较致密的外表面和多孔的内表面,干程对膜的横截面结构和表面形态都有影响:增加芯液含量有利于抑制大孔结构的产生,使孔径变小,结构致密,芯液为质量分数40%无水乙醇时,制得的膜对BSA截留率达到99%.试验结果表明,在较高的凝胶浴温度和较大的干程下制得的膜有较高的水通量和较低的截留率;凝胶浴温度升高,膜的力学性能加强,铸膜液中聚合物的质量分数为16%时,最大拉伸强度为3.16 MPa.     

中空纤维膜制备过程中断面不规则形状的研究

采用浸没沉淀相转化法制备PVDF中空纤维膜,考察膜丝在固化过程中不同纺丝条件如干程的设定、拉伸速度、芯液和外凝胶浴的组成对膜丝断面不规则形状的影响。实验结果表明,当使用水作为凝胶浴时,在低干程条件下膜丝断面易出现不规则形状,随着干程的升高,这种现象能得到有效的抑制。芯液中溶剂DMAc含量的升高,膜丝内孔出现明显褶皱现象。相反,当外凝胶浴中DMAc含量升高时,膜孔逐渐由不规则形状变为圆形。此外,随着拉伸速度的提高,分子取向随膜丝直径减小而增大,分相过程中的不稳定性减弱,膜丝断面逐渐变为圆形。     

湿法成膜法制备聚氨酯微孔膜过程中的非溶剂效应

通过湿法成膜制备了聚氨酯(PU)微孔膜,从实验和量化计算两个方面研究了不同非溶剂对PU铸膜液成膜速率及膜结构的影响。实验结果表明:各非溶剂对PU铸膜液成膜速率的影响从大到小依次为水、甲醇、乙醇、异丙醇,而铸膜液在醇类非溶剂中更易形成形貌均一、分布均匀的多孔结构,其中采用乙醇和异丙醇非溶剂体系得到的PU微孔膜,不但具有相似的形貌而且其成膜速率相近。量化计算结果表明:成膜速率与溶剂-非溶剂间所形成氢键的强度密切相关。     

添加剂对聚偏氟乙烯成膜过程的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯超滤膜。本实验主要研究了添加剂聚乙烯吡咯烷酮对铸膜液黏度的影响。通过浊点测试分析了铸膜液体系的热力学性质。同时对添加剂与熟化温度、熟化时间对铸膜液及膜性能的影响做了初步的探讨。     

相转化法聚砜膜的结构调控与亲水化改性研究综述

从热力学和动力学两个方面对浸入沉淀相转化法制备聚砜膜的成膜机理进行具体阐述。概述了影响热力学和动力学的因素,如添加剂种类、聚砜含量、凝固浴温度及组成等对聚砜膜结构与性能的影响,这些因素主要是改变铸膜液体系的黏度,进而改变成膜过程中的相分离速率,最终决定聚砜膜的结构与性能。还综述了为进一步提高聚砜膜的渗透性能和延长使用寿命,对聚砜膜采取的主要亲水改性方法。     

不同聚合物浓度对聚醚砜微滤膜性能的影响

研究了不同聚合物浓度对浸没沉淀相转化法制备聚醚砜(PES)微滤膜的形态结构、成膜厚度、孔隙率、过滤性能、亲水性的影响。实验结果表明:随聚合物浓度的增加,铸膜液黏度增大,导致铸膜液分相固化时间较短,表面孔隙率逐渐减少,且成膜孔隙率、纯水通量及膜亲水性均在聚合物浓度为14%时呈现最佳值。