PVDF/PMMA/CA共混膜的制备及性能研究

主要讨论了PVDF(聚偏氟乙烯)／PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)／CA(醋酸纤维素)三元共混膜的制备及性能,并研究了影响膜性能的主要因素．正交实验结果表明：在PVDF／PMMA／CA体系中,PVDF同亲水性物质PMMA和CA的共混比是影响共混膜的水通量的首要因素;而PMMA与CA的共混比则对共混膜强度影响最大,当PMMA与CA的质量共混比为1：1时,膜强度最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献,共混膜中只要有PMMA加入,其润湿角就变得同纯PMMA膜的润湿角相接近,通过采用红外衰减全反射法和干膜撕裂法,分别从微观和宏观上证明了PVDF／PMMA/CA气制膜体系在自来水中将会发生分层凝胶现象;综合考虑膜的各种性能,针对PVDF／PMMA／CA体系,较佳的制膜条件定为A883C2D12,也就是PVDF/CA/PMMA的质量共混比为12：2：1,以质量溶剂比为8：2的二甲基甲酰胺(DMF)／冰乙酸混合溶剂溶解,制得的膜的性能较好．     

PVDF/PDA共混膜的制备及其性能研究

采用多巴胺自聚合原理生成聚多巴胺,通过聚多巴胺对PVDF膜进行共混改性,制得聚偏氟乙烯/多巴胺(PVDF/PDA)共混膜.采用SEM、纯水和酵母悬浊液超滤杯恒压过滤测试以及抗污染能力测试等对共混膜的结构和性质进行考察,同时探讨了不同共混浓度及不同PDA添加量对膜抗污染能力的影响.PDA添加量为0.3%(质量分数)时,纯水通量从PVDF对照膜的56.19L/(m2·h)提高至69.63L/(m2·h).通过重复过滤实验考察共混膜的抗污染能力,结果表明,加入PDA后共混膜的抗污能力有很大提高,PVDF对照膜的一次和二次通量恢复率仅为68.5%和56.4%,而PDA改性后的共混膜通量恢复率均在90%以上.     

PVDF/PVA共混膜的研究

采用湿法相转化法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯醇(PVA)共混膜,研究了PVDF/PVA共混体系的相容性,并讨论了PVDF/PVA共混比、固含量、添加剂浓度、凝固条件与后处理对膜结构及性能的影响.结果表明,PVDF/PVA为不相容体系,在成膜过程中产生界面微孔;随PVA含量增加,PVDF/PVA共混膜水通量先增大后减小,在PVDF/PVA为8/2时呈较大值,截留率变化趋势则相反;PVA的存在明显改善了PVDF/PVA共混膜的亲水性,表现为随其含量增加共混膜接触角明显减小;随固含量增加,膜厚度增加,孔隙率降低,水通量减小,截留率升高;添加剂PEG600浓度为6%时,孔隙率高,水通量大,但截留率低;凝固浴种类直接影响膜结构及性能;热处理可完善膜结构从而获得性能更优的膜.选择适当的铸膜条件可制成较好的膜产品,而且共混膜通量明显大于各组分通量的加权,表明共混是一种改善PVDF膜性能的有效方法.     

PMMA和PVAc共混改性对TiO_2/PAN混合基质膜结构及性能的影响

以聚丙烯腈(PAN)为基膜材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醋酸酯(PVAc)为共混膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,钛酸四丁酯(TBT)为无机前驱体,采用非溶剂相转化(NIPS)法制备超滤膜.并借助扫描电镜、红外光谱、接触角和渗透性能测试等手段,探讨了PMMA与PVAc添加量对膜结构、水通量、接触角、孔隙率、牛血清蛋白截留率的影响.结果表明,PMMA和PVAc的共混改性,改善了TiO_2/PAN混合基质膜的结构与渗透性能.随着PMMA与PVAc添加量的增加,膜孔隙率增加,膜渗透通量先增加后减小.其中PMMA共混改性膜截留率基本不变,而PVAc共混改性膜截留率略有提升.与PAN混合基质膜相比,当PMMA添加量为2%,所制备的共混改性混合基质膜纯水通量为423.16 L/(m~2·h),提高了2.26倍,对牛血清蛋白的截留率均在93%以上.     

超滤膜在处理农药废水过程中的膜污染行为分析

由于高级氧化后的农药废水中含有大量小分子有机物,纳滤膜被应用于农药废水处理,但是,纳滤膜对进水水质有一定的要求,需要采用混凝-超滤法对高级氧化后的农药废水进行预处理.本文考察了混凝剂种类和用量对混凝效果的影响,并对3种孔径的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜在不同压力下的抗污染性能和临界操作条件进行了研究.结果表明,当聚合氯化铝(PAC)投放量为800mg/L,三氯化铁(FeCl_3·6H_2O)投放量为500mg/L,聚丙烯酰胺(PAM)投放量为10mg/L时,混凝-超滤组合工艺对废水中化学需氧量(COD_(Cr))、总磷(TP)、浊度、色度的去除率分别达到58.0%~59.1%、88.8%~89.7%、99.8%~99.9%、84%.平均孔径为20nm的PVDF超滤膜比平均孔径为11nm和40nm的PVDF超滤膜具有更高的临界通量和渗透性能.对膜污染、通量衰减模型的考察结果显示,孔内堵塞是导致孔径减小和通量衰减的主要原因.通过优化超滤膜孔径,能够显著降低膜孔堵塞现象,获得较高的运行通量.     

PVDF/HCEC共混微孔膜研究

采用S/L相转化法制备了PVDF/HCEC共混微孔膜。讨论了共混比、固含量、添加剂对膜性能的影响。结果表明,固含量为15%,w(PVDF)∶w(HCEC)=8∶2的无水LiCl为成孔剂时共混膜在0.1MPa下的纯水通量为157.88L.m-2.h-1,对卵清蛋白的截留率为91.38%。对共混膜的化学稳定性和抗蛋白质污染性与纯PVDF膜进行了对比测试,共混膜的耐酸、耐氧化性较纯PVDF膜好,耐碱性能较差。     

脱硫用PVDF膜的结构调控与性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用浸没沉淀相转化法制膜,研究了亲/疏水性的添加剂对PVDF膜结构、接触角及气通量的影响;采用含氟表面活性剂 Zonyl 8740对PVDF膜进行疏水改性,通过ATR-FTIR、FE-SEM、接触角等对膜表征,并进行脱硫性能评价.结果表明,疏水性添加剂使PVDF膜表面水接触角提高,添加剂种类对膜气通量有明显影响,在20℃、0.01 MPa实验条件下,PVDF膜最大气通量为85.6 m3/(m2·h),Zonyl 8740涂覆改性后PVDF膜表面疏水性提高,水接触角可达到133.5°,二氧化硫脱除率可达到81.3％.     

聚乙烯丙烯酸对PVDF膜的共混改性研究

在不同溶剂条件下,以聚偏氟乙烯(PVDF)作为膜材料,通过浸没沉淀相转化法制备了一系列的聚乙烯丙烯酸(EAA)共混的改性PVDF膜,并通过测定改性PVDF膜的形态结构、接触角、机械强度以及蛋白质静态吸附量,考察了溶剂的种类及添加剂的加入对膜性能的影响.研究结果表明,EAA的加入一定程度上改善了膜的亲水性及疏油性,以DMAc作为溶剂所制备的共混改性膜具有较优的亲水疏油性能.与未改性膜相比,改性膜过滤BSA溶液和SA溶液相对通量衰减率降低,通量恢复率上升,膜的抗污染性能得到提高.其中过滤BSA溶液时的通量恢复率达100%,不可逆污染指数为0.     

弱可见光催化活性La-TiO2-还原氧化石墨烯填充聚偏氟乙烯共混膜的构建

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的通量及抗污染性能,首先利用吸附相反应技术耦合乙醇热处理制备La掺杂TiO₂-还原氧化石墨烯(La-TiO₂-RGO),再将其与PVDF共混制备La-TiO₂-RGO/PVDF抗污染超滤膜。结果表明,均匀分散于PVDF高分子中表面亲水的La-TiO₂-RGO增多,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜的水通量和抗污染性能也显著提升。当La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜中出现团聚体,则会削弱其膜通量和抗污染性。在La-TiO₂-RGO填充量(与PVDF质量比)为2.0%时,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜具有最优纯水通量。La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜最高纯水通量可达171.5 L·m?2·h?1,是PVDF膜的5倍以上,其通量衰减速率也明显低于PVDF膜。另外,由于La-TiO₂-RGO具有可见光催化活性,被污染后的La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜经过光照处理后用水清洗,其膜通量恢复率较直接用水清洗后的通量恢复率大幅提高;热处理温度升高,La-TiO₂-RGO弱可见光活性增强,光照后La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜通量恢复率变大。但过高热处理温度抑制了La-TiO₂-RGO中Ti3+形成,且削弱其光活性,La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜通量恢复率反而下降;对于La-TiO₂-RGO填充量为2.0%的La-TiO₂-RGO/PVDF共混膜,被污染后分别采用直接水清洗、仅光照处理2 h、先光照处理2 h后水清洗的膜通量恢复率分别为79.28%、52.42%、90.01%。      

纳米无机小分子物质对PVC/PVDF/PMMA共混膜性能的影响

讨论了纳米无机小分子物质TiO2、SiO2、Al2O3对PVC/PVDF/PMMA共混溶液的剪切黏度及其共混膜形态结构、水通量及机械性能等性能的影响,结果表明,无机小分子TiO2、SiO2、Al2O3的加入均能使PVC/PVDF/PMMA共混溶液的剪切粘度增加,但TiO2增加的程度最大,SiO2、Al2 O3增加的程度相当;纳米TiO2、SiO2、Al2O3对使PVC/PVDF/PMMA共混膜的水通量和韧性有较大程度的提高,且加入量为2％时,提高程度最大;SiO2、Al2O3对共混膜的结构有一定程度的影响,并使共混膜的拉伸强度略有降低,TiO2的加入对膜的结构没有太大的影响,但能使共混膜的拉伸强度略有提高.     

TiO_2溶胶改性PVDF中空纤维超滤膜的亲水化研究

通过PVDF铸膜液中添加TiO_2溶胶,采用相转化法制备了PVDF-TiO_2中空纤维共混超滤膜,并经SEM-EDX、亲水性与超滤测试、以及抗污染实验等手段研究了TiO_2溶胶对PVDF中空纤维膜的结构和亲水性能的影响.结果表明:当TiO_2含量为4.5%时,膜的亲水性能较好,抗污染性有明显的改善,在保持截留率基本不变的情况下,纯水通量明显提高,由108L/(m~2·h)提高到244 L/(m~2·h);但过高的TiO_2含量会产生严重的纳米颗粒团聚现象而造成膜的各项性能指标下降.     

天然纤维粉体对PVDF/DMAc体系热力学及膜结构的影响

考察天然纤维粉体/聚偏氟乙烯(PVDF)/N,N-二甲基甲酰胺(DMAc)铸膜液热力学性质,采用浸没沉淀相转化法制备了天然纤维粉体/PVDF共混膜,表征了共混膜的结构和性质。结果表明,按照棉花粉体、羊毛粉体、无粉体的顺序,制膜体系越来越容易发生液固分相;并且棉花粉体/PVDF共混膜、羊毛粉体/PVDF共混膜、PVDF膜的孔隙率和水通量依次降低,结晶度依次增加,但膜形态一致,均为致密皮层和多孔亚层。共混膜性质的差异主要是由于纤维粉体亲水性的不同,添加亲水性较好的羊毛粉体的铸膜液成膜速度慢,而添加亲水性较低的棉花粉体的铸膜液成膜速度较快。     

凝固浴组分对双凝固浴法制备PVDF膜结构和性能的影响

在内外凝胶浴中添加不同含量的溶剂,采用双凝固浴法制备了PVDF/PVP/DMAc中空纤维膜.通过膜形貌扫描电镜( SEM)表征,纯水水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率测试实验,分析评价了凝固浴中溶剂含量对PVDF中空纤维膜结构与性能的影响.结果表明,凝固浴中溶剂含量增大会导致皮层孔隙率增多,而对亚层结构的影响各不相同.膜的纯水渗透通量变化无明显规律性,但BSA截留率保持相对稳定.当内外凝固浴中溶剂体积分数分别为30％和70％时,膜内部大孔发育良好,亚层疏松多孔,水通量分别为270 L/(m2,h)和548 L/(m2·h),显示了良好的渗透性能.     

Preparation of polyurethane/poly(vinylidene fluoride) blend hollow fibre membrane using melt spinning and stretching

Melt spinning and stretching process was used to prepare polyurethane/poly(vinylidene difluoride) (PU/PVDF) blend hollow fibre membrane in this study. Rheological properties of melts of PU, PVDF and their blends were studied by observing their melting viscosity changing with shear rate and temperature. Morphologies of PU/PVDF blend hollow fibre membranes with different mass ratios were also observed by SEM and results showed that PU/PVDF mass ratio of 3:1 was relatively better condition for membrane preparation. The forming mechanism of the interfacial microvoids in PU/PVDF blends was also investigated and PU/PVDF blend hollow fibre membrane with water flux of ～2174 L m^?2 h^?1 was finally obtained under the pressure of 0·1 MPa.     

PVC/PAN共混膜的制备与性能

采用溶液相转化法制备了聚氯乙烯(PVC)/聚丙烯腈(PAN)共混膜,研究了(PVC)/(PAN)共混体系的相容性,并通过红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对PAN水解前后共混膜结构、形貌和性能进行了表征与分析。结果表明,(PVC)/(PAN)为部分相容体系,在成膜过程中产生明显界面微孔结构;共混膜中的PAN发生水解后,生成大量酰胺、羧酸、羧酸盐等亲水基团,改善了共混膜的亲水性(膜的水接触角从87.48°降低到65.12°),提高了共混膜的通透性(膜的纯水通量从84.17 L/(m2.h)升高到343.7 L/(m2.h))。     

氧化石墨烯-氨基酰化酶/聚偏氟乙烯复合膜的制备及特性

通过静电吸附法成功制备了氧化石墨烯-氨基酰化酶（GO-acylase）颗粒。将GO和GO-acylase颗粒分别添加到聚偏氟乙烯（PVDF）铸膜液中,通过相转化法制备了GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜。结果显示,GO-acylase/PVDF复合膜的粗糙度最低（R_a=8.21 nm）,表面最平滑。GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜的接触角较小（73.72°和71.31°）,说明复合膜的亲水性优于纯PVDF膜。由于GO的添加会增强溶质和非溶质之间的转化过程,从而导致GO/PVDF复合膜的纯水通量最大（69.0 L/（m2 h））。经过测定,GO-acylase/PVDF复合膜的生物活性在4℃下可以持续4周左右。研究结果表明,GO-acylase/PVDF复合膜的成功制备为抗生物污染膜的研发提供了新思路。      

Preparation of PVDF/PMMA blend microporous membranes for lithium ion batteries via thermally induced phase separation process

Thermally induced phase separation (TIPS) process was employed to prepare microporous poly (vinylidene fluoride)/poly (methyl methacrylate) (PVDF/PMMA) blend membranes using sulfolane as the diluent. Then they were immersed in liquid electrolyte to form polymer electrolytes. The effect of PMMA on the morphology and the crystallinity of blend membranes was studied. It was found that phase separation between PVDF and PMMA occurred when PMMA content was 40 wt.%. The addition of PMMA increased porosity and decreased the crystallinity, which in turn enhanced electrolyte uptake of blend membrane and the ionic conductivity of corresponding polymer electrolyte. The maximum ionic conductivity was 2.45 × 10^− 3Scm^− 1 at 20 °C.     

PU/PVDF共混中空纤维膜结构与性能

采用熔体纺丝后拉伸的方法制备了聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜,研究了拉伸对共混膜形态结构的影响,通过测定水通量随透膜压力的变化讨论了PU/PVDF共混中空纤维膜的压力响应性能,并对不同拉伸倍数所得膜压力响应性能差异进行了研究.结果表明,拉伸过程增大了聚合物间界面微孔的通透性,有效地提高了膜的水通量;且随拉伸倍数的提高,PU/PVDF共混中空纤维膜界面微孔的回复性有所提高.