天然纤维粉体对聚偏氟乙烯多孔膜结构与性能的影响

采用溶液相转化法制备了羽绒粉体/聚偏氟乙烯（PVDF）和苎麻粉体/PVDF复合微孔膜,对膜结构和性能进行了分析和测试。结果显示苎麻粉体/PVDF复合膜、羽绒粉体/PVDF复合膜、纯PVDF膜的形态一致,均为致密皮层和多孔亚层,孔隙率和水通量依次降低,结晶度依次增加;但膜的吸水率按照羽绒粉体/PVDF复合膜、苎麻粉体/PVDF复合膜、纯PVDF膜依次下降;这说明复合膜水通量主要受孔隙率的影响,而膜吸水率主要受纤维粉体吸水性大小的影响。膜力学性能测试显示加入粉体之后,PVDF膜的强度增加,断裂伸长率有所下降。     

聚偏氟乙烯-沸石复合锂电隔膜的制备及性能

针对传统聚烯烃类锂离子电池隔膜的耐温性差和电解液亲和性差的问题,本实验以微孔沸石纳米粒子和聚偏氟乙烯树脂(PVDF)为主要原料,通过相转化法制备了综合性能优异的沸石/PVDF复合锂电隔膜。结果表明:与商用聚乙烯(PE)膜相比,所制备的沸石/PVDF复合隔膜具有更加发达的孔道结构,其孔隙率超过70%,约为PE膜的2倍。沸石/PVDF复合膜的耐高温性和电解液润湿性明显优于PE膜和纯PVDF膜,经过160℃、0.5h的高温处理后,复合膜的热收缩率仅为5%,而PE膜已完全融化,收缩率达到100%,PVDF膜收缩率超过50%;沸石/PVDF复合膜的电解液接触角仅为7.4°,而PE膜和PVDF膜的接触角高达42.5°和31.7°。受益于丰富的孔道结构和良好的电解液吸收/保持能力,沸石/PVDF复合膜所装配锂离子电池的倍率放电容量高于PE膜,同时,该复合膜装配电池的循环性能也优于传统聚乙烃隔膜。     

纳米SiO2-氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化膜的制备及特性

采用原位水解的方式制备了新型SiO₂-氧化石墨烯（GO）纳米杂化颗粒。选择GO、SiO₂、SiO₂-GO颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂,采用浸没沉淀相转化法分别制备了聚偏氟乙烯（PVDF）杂化膜。测定了PVDF杂化膜的纯水通量、膜面接触角、牛血清白蛋白（BSA）截留率和污染恢复率等参数。结果表明,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的接触角从78.4°减小到66.02°,膜的亲水性能有所提升。同时,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的纯水通量最大（1 018 L/（m²·h））,对BSA的截留率达到81.5%,污染恢复率达到了78.65%以上。新型SiO₂-GO纳米杂化颗粒协同PVP添加剂增强了PVDF超滤膜的水通量、污染物截留和抗污染特性等综合性能,为传统PVDF有机膜的改性提供了一种新方法。     

聚偏氟乙烯/坡缕石复合膜的制备及性能研究

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜的综合性能,将自然界中亲水性纤维状物质坡缕石(APT)作为一种添加剂加入铸膜液中,通过相转化法制备出PVDF/APT复合超滤膜。系统研究了APT的添加对复合膜微观结构、亲疏水性、过滤性能、热稳定性及抗污染性能的影响规律。结果表明,同原膜相比,复合膜孔径变小,亲水性提高,水通量、蛋白截留和抗污染能力提高。接触角由原膜87.4°降低到78.8°;APT添加量6%时,水通量由原膜104.1L/(m2·h)增加到复合膜232.4L/(m2·h);牛血清蛋白(BSA)污染后,复合膜通量恢复率由原膜37.9%上升到59.4%。综合实验结果表明,APT是一种优良的PVDF膜改性剂,添加量为6%时,膜具有较好的综合性能。     

同轴静电共喷纺及其在锂离子电池复合隔膜改性中的应用

文中介绍了一种制备纳米复合膜的方法——同轴静电共喷纺。首先组装了由外喷嘴和内喷嘴构成的同轴共喷纺装置,将静电纺丝与静电喷涂结合起来,利用该技术制备纳米纤维/颗粒复合膜。将聚偏氟乙烯(PVDF)/SiO₂溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,从外喷口制备颗粒;PVDF溶于DMF和丙酮混合物中,从内喷口制备纤维,成功制备了同时含颗粒和纤维的PVDF&PVDF/SiO₂复合膜,复合膜中颗粒的平均粒径为2.01μm,纤维平均直径为0.43μm。然后将PVDF&PVDF/SiO₂复合膜原位涂覆在商用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)隔膜上,从而制备了一种新型锂离子电池复合隔膜。测试结果表明,该复合隔膜的孔隙率为85.96%,比UHMWPE基材膜的37.85%有明显的提高,纵向收缩率由7.28%降低到5.26%,复合隔膜接触角由48.55°降低到14.93°。与未改性的商用隔膜相比,同轴静电共喷纺制备的复合隔膜首次充放电比容量由107.8 m Ah/g提高到122.4 mAh/g,经50次循环后,仍具有良好的循环稳定性...     

GO/膨润土/PVDF复合膜的制备及性能研究

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性和抗生物污染性能,以氧化石墨烯(GO)和膨润土为改性材料制备PVDF复合膜,并对其进行膜通量、截留率、拉伸强度、亲水性、孔隙率及抗生物污染性能研究。结果表明,当GO添加量为0.6%,复合膜的各项性能达到最佳;添加膨润土可以提高复合膜亲水性、拉伸强度、膜通量和截留率,但会导致孔隙率有所下降。此外,还以铜绿假单胞菌为研究对象,研究了复合膜的抗生物污染和抑菌性能,结果表明,复合膜的生物污染过程明显降低,且细菌生长缓慢,说明复合膜具有减缓生物污染的作用,具有一定的抑菌性。     

氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化超滤膜处理乳化含油废水的研究

借助N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠(EDTS)对氧化石墨烯(GO)进行功能化,制备了EDTS-GO纳米复合物;XRD结果表明,经EDTS功能化后,GO片层之间规则的累积被破坏,形成了不同片层朝向的无序结构,减弱了片层之间的聚集.通过相转化法制备了EDTS-GO和GO改性的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜以及未改性的PVDF超滤膜,系统考察了EDTS-GO和GO对PVDF超滤膜孔隙率、表面亲水性等性能的影响.处理乳化含油废水的实验结果显示,EDTS-GO/PVDF膜通量及通量恢复率明显高于GO/PVDF膜和PVDF膜,这表明EDTS-GO改性的PVDF膜在处理乳化含油废水时,比GO改性的PVDF膜和纯PVDF膜具有更优异的性能.     

纳米TiO2共混改性PVDF复合膜的制备和性能

将锐钛矿TiO₂纳米颗粒共混于铸膜液中,用溶致相转换分离法制备了纳米TiO₂改性PVDF膜,并对复合膜的结构进行了表征,研究了TiO₂纳米粒子含量对复合膜性能的影响。结果表明,随着TiO₂纳米粒子含量的增加,复合膜的表面水接触角降低、亲水性提高,纯水通量逐渐增加（TiO₂浓度<8%）,复合膜对于蛋白质吸附量降低、膜的抗污染能力提高。当LiC1的浓度（质量分数,下同）为2%、PEG600的浓度为2%、PVDF的浓度为20%、TiO₂的浓度为5%-8%时,杂化膜的孔径大小均匀,TiO2颗粒负载于PVDF膜的骨架中。与PVDF膜比较,TiO₂/PVDF复合膜的亲水性提高、对蛋白质的吸附降低、抗污染能力增强。此复合膜对Cu（Ⅱ）表现出良好的吸附-脱附性能,在150 min内对Cu（Ⅱ）的吸附率为82.19%。     

底膜对PEG/ PVDF复合膜脱硫性能的影响

选用N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺和磷酸三乙酯3种不同溶剂,采用浸没沉淀相转化法制备出3种不同孔径的PVDF超滤膜,刮涂PEG后制得PEG/PVDF复合膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等对底膜与复合膜的形貌、官能团和结晶度进行分析.计算了PVDF底膜的孔尺寸和孔隙率,测试了底膜的超滤性能和PEG/PVDF复合膜的脱硫性能.结果表明,底膜对PEG/PVDF复合膜脱硫性能的影响很大,与N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺相比,选用磷酸三乙酯作溶剂时制备的PVDF超滤膜最适合做支撑底膜,复合膜的脱硫性能最好.     

层层自组装法制备氧化石墨烯复合单价选择性离子交换膜

将氧化石墨烯(GO)添加到聚丙烯酸(PAA)溶液中,并与聚乙烯亚胺(PEI)在阳离子交换膜表面通过层层自组装(LBL)法制备了单价选择性离子交换膜。结果表明,PEI为表层的复合膜,具有更高的单价离子选择性,随着层层自组装的进行,GO连续地沉积到膜的表面。复合膜的面电阻随组装层数的增加而增大,相比于未添加GO的多层膜,GO的加入有利于膜电阻的降低。同时,随着自组装层数的增加,复合膜的单价离子分离效率提高;GO浓度升高,复合膜的单价离子选择性先升高后降低,当GO浓度升高至0.5 g/L时,复合膜的分离效率最高。     

Fabrication of a graphene oxide/nanoscale aramid fiber composite membrane with improved hydrophilicity and mechanical strength via a fast-drying method using absolute ethanol as proton donor

The synergic effect between each component in composite membrane has created a new concept to fabricate membrane materials and widen their applications. Previous trials have suggested that micrometer-scale aramid fiber (MAF) could be effectively split into nanoscale aramid fiber (NAF) by dissolution in DMSO/KOH. Addressed herein is a time-saving approach to incorporate graphene oxide (GO) together with NAF to fabricate composite membranes through π–π stacking interactions. NAF–GO composite membranes (GO/NAF) containing gradient contents of GO have been prepared using absolute ethanol as proton donor, making the drying process facile and fast. The obtained composite membranes exhibit excellent hydrophilicity and enhanced mechanical performance. The chemical structure, morphology, crystallization and mechanical strength of GO/NAF composite membranes are characterized, respectively, and the hydrophilicity of GO/NAF is also evaluated by static water contact angle measurements. In the case of medium GO content (1 wt%) used in this study, the composite membrane possesses both optimal mechanical performance and better hydrophilicity compared to other supplementations, indicating that absolute ethanol is a promising proton donor for flocculation, which makes the post-treatment process more economic.     

静电纺丝与静电喷雾技术共纺制备PPESK/PVDF复合锂电池隔膜

为了改善传统静电纺丝无纺布纤维膜力学性能较差的缺点,采用静电纺丝和静电喷雾技术相结合的方法,同时进行静电纺PPESK浓溶液和PVDF稀溶液,制备得到PPESK纤维/PVDF珠粒复合锂电池隔膜,并在160℃进行热压后处理。通过扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、电化学工作站及充放电测试仪等表征复合锂电池隔膜的微观结构、力学性能、离子电导率和相应的电池充放电性能。结果表明,该复合隔膜具有良好的电解液润湿性,室温下离子电导率达到1.92mS·cm^-1,PVDF珠粒均匀地分布在PPESK纤维中,珠粒经热压产生微熔融有效增强了纤维之间的黏结力,使复合膜的力学强度提高到13.2MPa。此外,使用复合隔膜装配的电池展现出较高的放电比容量和稳定的循环性能。     

静电纺丝法ZrO_2/PVDF-PAN超级电容器隔膜的制备及其电化学性能

采用静电纺丝法,以聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯腈(PAN)为基体,通过改变ZrO_2的含量,制备了ZrO_2/PVDF-PAN复合纤维膜。用SEM和比表面积测试仪(BET)分别对复合纤维膜的形貌和比表面积进行了表征。结果表明:纳米ZrO_2的加入量对ZrO_2/PVDF-PAN复合纤维膜的形貌有较大影响,随着纳米ZrO_2含量的增加,纤维表面变得凹凸不平,提高了纤维膜的比表面积,进而提高了纤维膜的吸液率,且当ZrO_2含量为PVDF和PAN总质量的0.4%时达到最大值。将复合纤维膜组装成超级电容器,利用电化学工作站对其循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)性能进行测试,研究了ZrO_2的加入对复合纤维膜电化学性能的影响。结果表明:ZrO_2的加入提高了ZrO_2/PVDF-PAN复合纤维膜的电导率,当ZrO_2含量为0.4%时其电化学综合性能最好,其中比容量达126.0F/g,离子电导率为9.31×10~(-3) S/cm。     

碳纳米管填充硅橡胶膜回收大豆油/正己烷混合油的溶剂

采用膜分离技术取代当前的蒸发工艺回收植物油浸取工艺中的浸取溶剂,这一新技术不涉及相变,节能效果明显.为此,研制了单壁碳纳米管填充聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)复合膜,通过接触角和SEM等方法对复合膜的表面进行表征.将制备的复合膜应用于从大豆油/正己烷(质量比1∶3)混合油中回收溶剂正己烷,考察了碳纳米管填充量和高温纯化处理对复合膜分离性能的影响.结果表明,碳纳米管经高温纯化预处理后,所制成填充复合膜的分离性能得到了较大的提高.     

Ag对TiO2@Ag/聚偏氟乙烯复合薄膜性能的影响

采用光化学沉积法和溶液刮膜法制备不同Ag含量的TiO₂@Ag/聚偏氟乙烯(PVDF)复合薄膜,并采用电子万能材料试验机、紫外可见近红外分光光度计和XRD等对TiO₂@Ag/PVDF复合薄膜的物理性能和光催化性能进行表征和分析。研究发现:与TiO₂/PVDF复合薄膜相比,TiO₂@Ag/PVDF复合薄膜的拉伸强度明显提高,但断裂伸长降低,且复合薄膜的响应光谱范围拓宽至可见光区;TiO₂@Ag/PVDF复合薄膜的光催化降解能力随Ag负载量的增加而呈先升高后降低的趋势;同时TiO₂@Ag/PVDF复合薄膜具有优异的重复利用性和可见光区自清洁作用。综上所述,实验所制备的TiO₂@Ag/PVDF复合薄膜能够满足实际应用需要,因此其在光催化降解领域具有潜在的应用前景。      

氧化石墨烯/海藻酸钙水凝胶复合膜对水中Cd(II)的吸附

将氧化石墨烯(GO)、致孔剂与海藻酸钠共混后与CaCl₂交联制备的GO/海藻酸钙（CA）水凝胶复合膜作为含重金属废水的吸附材料。采用SEM和TEM表征了复合膜的表面形貌及透射性能,且分析了GO的加入对复合膜的力学性能、平均孔径、水通量及表面官能团的影响。为探究GO/CA水凝胶复合膜的吸附性能,考察了其吸附Cd(II)的影响因素:pH（6~7）值、初始离子浓度、接触时间、温度（三者均正相关）。用FTIR、XPS在吸附前后对复合膜进行了表征;引入了吸附动力学和等温线模型分析其吸附机制。探究结果表明GO的加入提高了复合膜的力学性能、平均孔径及水通量;吸附过程遵循Langmuir等温线,属于单层吸附,拟合得到的最大吸附量为173.61 mg/g;伪一级和伪二级吸附动力学分别在低浓度和高浓度时能较好地描述吸附过程的动力学行为;吸附机制主要为物理作用力吸附和离子交换。经过5个连续的吸附-解吸循环证明了GO/CA水凝胶复合膜的可重复利用性。      

高通量ZSM-5填充硅橡胶复合膜渗透汽化性能研究

以硅铝比为360的ZSM-5型沸石对聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行填充,以聚偏氟乙烯(PVSF)为支撑层,制备了ZSM-5填充PDMS/PVDF复合膜,用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离.研究了沸石填充量、操作温度、进料液浓度对乙醇/水的渗透汽化分离性能的影响,发现该复合膜较文献报道中的沸石填充膜,其渗透通量有了明显的提高,在50℃沸石填充量为40%时,对乙醇的分离因子为11.7,其渗透通量达到749.8 g/(m2·h).随着操作温度的升高或料液中乙醇浓度升高,渗透通量增大,分离因子下降.     

表面喷涂壳聚糖溶液对聚偏氟乙烯多孔膜的结构和性能的影响

在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液膜表面喷涂壳聚糖(CS)醋酸溶液,用浸没相转变法制备PVDF多孔膜,研究CS溶液对多孔膜的结构和性能的影响并探讨了成膜机理。结果表明,随着溶液膜表面CS溶液体积的增加PVDF膜的孔隙率提高,膜表面的亲水性大幅度提高,β晶含量降低而α晶的含量提高;喷涂CS溶液前PVDF膜的上表面结构致密,喷涂CS溶液后PVDF膜上表面呈现多孔结构,其断面结构均为指状大孔结构;喷涂CS溶液的体积为2 mL、4 mL和6 mL的PVDF膜,其水通量先增加后降低,分别为683.33 L/m²·h、1121.57 L/m²·h、1171.36 L/m²·h和1029.02 L/m²·h。用不同方法制备的PVDF膜,其结构和性能不同,因为膜上表面的成膜机理不同。