聚丙烯亲水性微孔膜的制备及在锂电池中的应用

以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为改性剂与聚丙烯熔融共混,通过单向拉伸工艺制备亲水性聚丙烯微孔膜。使用差示扫描量热仪和红外光谱表征流延基膜的取向片晶结构,使用压汞仪和扫描电镜表征微孔膜的孔结构,使用Gurley值、水接触角和水蒸气透过率表征微孔膜的透过性和亲水性,将微孔膜组装成电池并测定电池的性能,研究PPg-MAH含量对微孔膜孔结构、亲水性、透过率及电池性能的影响。结果表明,PP-g-MAH共混含量为2.5%的微孔膜孔隙率和透气性得到提升,进一步增加PP-g-MAH含量会导致微孔膜孔结构变差,透过性能下降。微孔膜表面亲水性随PP-g-MAH含量增加持续改善,水蒸气透过率在PP-g-MAH含量为5%时达到最大值,但由于微孔膜孔结构在较高PPg-MAH含量下受到破坏,使得高PP-g-MAH含量下微孔膜水蒸气透过率下降。PP-g-MAH含量为2.5%和5%的微孔膜由于具有较好的孔结构和一定的电解液浸润性,使得锂电池的电荷转移电阻较低,首次充放电比容量较高。     

两亲性PP-g-(NVP-co-PEGMA)抗污染改性剂的制备及改性聚丙烯亲水微孔膜的表征

以乙烯基吡咯烷酮(NVP)和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)为共聚单体,采用熔融接枝法制备了两亲性改性剂PP-g-(NVP-co-PEGMA);利用红外光谱、X射线光电子能谱对制得的改性剂进行表征,研究了PEGMA单体用量对熔融接枝聚合PVP接枝率的影响。利用熔融共混和拉伸成孔工艺制备了聚丙烯亲水微孔膜。利用接触角、热失重分析、扫描电镜和水通量测试对改性剂及膜性能进行表征。结果表明,亲水性支链成功接枝到PP大分子链上,少量PEGMA的加入提高了NVP的接枝率,相比NVP作为唯一单体的情况提高了5.66%;改性PP微孔膜的热稳定性能提高,亲水性也得到很大改善,起始接触角从96.0°下降到57.5°。膜的平均孔径在0.15μm左右,孔径分布相对均匀,孔隙率为32.7%。改性后的PP膜水通量随时间的延长下降缓慢,亲水性和抗污染性能得到大幅度提高。     

马来酸酐/N-乙烯基吡咯烷酮双单体接枝聚丙烯的制备及对聚丙烯微孔膜的亲水改性EI北大核心CSCD

以马来酸酐(MAH)为功能单体,N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为共聚单体,采用熔融接枝法制备两亲性改性剂PP-g-(MAH-co-NVP),并通过热致相分离法制备聚丙烯(PP)亲水微孔膜。通过红外光谱仪和元素分析仪表征了PP-g-(MAHco-NVP)的化学结构和接枝率,使用差示扫描量热仪、X射线衍射仪表征了PP-g-(MAH-co-NVP)的结晶性能。利用接触角、热失重分析、扫描电子显微镜和孔隙率测试对改性前后的PP膜进行研究。结果显示,亲水支链成功接枝到PP大分子链上,相比于MAH作为唯一的接枝单体,NVP的加入使MAH的接枝率增加了270%;且NVP的加入促进了PP分子链的结晶。改性PP微孔膜的热稳定性能提高,膜孔数增多,孔隙率增加了2. 8%。并且改性PP微孔膜的亲水性也得到改善,接触角下降了28. 5%。     

P(NIPAAm-PEGMA)接枝聚丙烯多孔膜表面的抗污染及自清洁性能

以等离子体引发方法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)(P(NIPAAm-PEGMA))接枝的聚丙烯(PP)多孔膜。考察了改性膜水通量及表面润湿的温敏性质,并研究了其表面抗牛血清白蛋白(BSA)污染及自清洁性能。结果表明,聚乙二醇(PEG)侧链引入后,P(NIPAAm-PEGMA)保留了体积相转变性质,并在低临界溶解温度(LCST)上下均能展现良好的表面亲水性。得益于表面亲水性的改善,改性膜在过滤BSA溶液时的通量衰减率降低至18.8%。经简单的变温水清洗,BSA污染膜的水通量恢复率可达98.2%,且表面甚少污染物残留。P(NIPAAm-PEGMA)接枝链的亲水性及体积相转变是实现改性膜表面自清洁的原因。     

聚丙烯接枝聚丙烯酸微滤膜的pH响应性

研究了聚丙烯接枝聚丙烯酸微滤膜的pH响应性及其在牛血清蛋白溶液过滤中的抗污染性。聚丙烯酸(PAA)接枝链可提高膜亲水性,但会造成膜孔堵塞:在低接枝率(<17%)下,PAA大幅度提高膜亲水性,膜通量和pH响应性随接枝率的增加逐渐增大;接枝率过大(>17%)时,PAA对膜孔的堵塞作用占主导,膜通量和pH响应性逐渐下降。与未接枝膜相比,在碱性条件下接枝膜对牛血清蛋白(BSA)分子具有一定的抗污染性能,而酸性条件下则加剧BSA对膜的污染,但改性后接枝膜的通量大幅度增长,使这种膜在BSA类蛋白质的微滤领域仍有较好的应用前景。     

聚丙烯微孔膜表面的臭氧处理接枝改性

采用臭氧处理聚丙烯微孔膜,在其表面引入过氧化物,然后通过过氧化物的分解引发丙烯酸单体在微孔膜表面接枝。研究了臭氧处理条件、接枝反应条件对聚丙烯微孔膜的接枝率、亲水性及溶胀性的影响。研究结果表明,丙烯酸接枝微孔膜与水的接触角随接枝率的增加而逐渐下降,吸水率随接枝率的增加而呈线性增加趋势,表现出良好的亲水性与溶胀性。     

聚丙烯微孔膜的表面改性和抗污染性

用化学方法在聚丙烯微孔膜表面上接枝丙烯酰胺。利用红外光谱,X射线光电子能谱,扫描电镜,原子力显微镜观察了膜表面形态和微观结构的变化,同时考察了膜的接触角和吸水能力,对BSA蛋白质的吸附量及水通量和抗污染能力。结果表明,随着接枝率的提高,接触角从95°减小到38°,吸水率也提高到163.9%。改性后,PP膜对BSA的吸附减少,膜的水通量减小,但同时膜的污染率下降,当接枝率为11.5%时,膜的污染率为0.274,比接枝前下降了55%。改性后PP微孔膜的亲水性和抗污染能力得到较大提高。     

两亲性改性剂聚丙烯接枝聚乙烯基吡咯烷酮的制备及对聚丙烯微孔膜结构和亲水性能的影响

采用熔融接枝法制备两亲性改性剂聚丙烯接枝聚乙烯吡咯烷酮(PP-g-PVP),热致相分离法制备聚丙烯亲水微孔膜。利用元素分析仪测定了PP-g-PVP的接枝率,采用接触角测定仪、场发射扫描电子显微镜和旋转流变仪对聚丙烯亲水微孔膜进行了测试和研究。结果显示,两亲性改性剂PP-g-PVP的接枝率和接枝效率分别是16.44%和56.78%;制成的聚丙烯亲水微孔膜亲水性有明显提高,由不润湿状态转为润湿状态,且在短时间内水滴可以较快地铺平;在降温过程中,液-液相分离到结晶的时间缩短,导致亲水膜的孔径减小,可以有效地阻隔污染物的通过。     

马来酸酐/N-乙烯基吡咯烷酮双单体接枝聚丙烯的制备及对聚丙烯微孔膜的亲水改性

以马来酸酐(MAH)为功能单体,N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为共聚单体,采用熔融接枝法制备两亲性改性剂PP-g-(MAH-co-NVP),并通过热致相分离法制备聚丙烯(PP)亲水微孔膜。通过红外光谱仪和元素分析仪表征了PP-g-(MAHco-NVP)的化学结构和接枝率,使用差示扫描量热仪、X射线衍射仪表征了PP-g-(MAH-co-NVP)的结晶性能。利用接触角、热失重分析、扫描电子显微镜和孔隙率测试对改性前后的PP膜进行研究。结果显示,亲水支链成功接枝到PP大分子链上,相比于MAH作为唯一的接枝单体,NVP的加入使MAH的接枝率增加了270%;且NVP的加入促进了PP分子链的结晶。改性PP微孔膜的热稳定性能提高,膜孔数增多,孔隙率增加了2. 8%。并且改性PP微孔膜的亲水性也得到改善,接触角下降了28. 5%。     

聚丙烯微孔膜接枝聚丙烯腈的制备和性能

通过采用紫外预辐照聚丙烯膜,再用溶液接枝方法制备聚丙烯接枝聚丙烯腈微孔膜,对聚丙烯微孔膜进行亲水改性。研究了紫外光照射时间、单体、引发剂用量、反应时间和温度对接枝率的影响。其最佳反应条件为紫外光照20 min,单体体积分数15%,引发剂用量2×10-3mol/L,反应温度60℃。用红外、扫描电镜对聚丙烯膜接枝前后的微观结构进行表征。同时对膜的接触角、吸水率和水通量进行测试,发现其亲水性能和水通量有很大的提高。     

不同端基官能团PEG与聚丙烯接枝马来酸酐的接枝反应

利用羟基与对甲苯磺酰氯和邻苯二甲酰亚胺钾的分步反应或者与二异氰酸酯的反应,将聚乙二醇单甲醚(MPEG)的端羟基分别转化为端氨基和端异氰酸酯基。将带有端羟基、端胺基和端异氰酸酯基的MPEG分别与聚丙烯接枝马来酸酐(MPP)反应,制备聚丙烯/聚乙二醇接枝共聚物,并比较不同体系的动力学。MPEG端基官能团与MPP链上马来酸酐的反应活性顺序为:-NCO>-NH2>-OH。在端异氰酸酯基MPEG与MPP反应体系中,随n(NCO)/n(MAH)增大,PEG接枝率增大;随MPEG分子量增大,接枝到PP链上的PEG支链数目减少。     

Diffusion control of porous membrane by modifying the nanopore properties

We have investigated the diffusion of various solvents on nanoporous membranes with various pore size and surface energy. We have modified the size of pore channel and surface energy of porous membrane through grafting different sized alkyl chain on inorganic membranes. Typically, disc type zirconia membranes with pore size of 3 nm and silica ones with 1 nm pore were purchased from Inocermic Co. Ltd. (Germany), and the surface and pore channel was modified by either octyltriethoxysilane (OTS) with chain length approximately 1 nm or pentyltriethoxysilane (PTS) with chain length approximately 0.5 nm. The water contact angles of both OTS and PTS grafted membrane were larger than 100 degrees indicating the hydrophobically modified surface. Contact angles of hydrophilic and hydrophobic solvents were also examined to obtain exact surface energy (gamma(sv)) of grafted membrane, and the values were determined to be 56.3, 45.3, and 42.2 mN/m for ungrafted, PTS- and OTS-grafted membrane, respectively. The solvent diffusion patterns were evaluated by measuring the concentration gradient of small dye molecule, azobenzene. The diffusion coefficients of various solvents were measured on the basis of Fick's diffusion law. It was concluded that the diffusivity is dependent on the pore size for solvent with low surface tension and on the gamma(sv) value for solvent with high surface tension.     

熔融挤出制备官能团化FPP的物性及其对PP力学性能的影响

用熔融挤出法制备了不同接枝率的官能团化聚丙烯（FPP），并研究了FPP结晶与熔融行为，热稳定性，结晶形态与晶型及FPP加入对PP力学性能的影响，随着FPP接枝率的提高，其结晶温度，熔融温度，结晶度和热稳定性提高，熔融双峰变成单峰，FPP加入对PP强度优势影响。     

聚丙烯微孔膜亲水改性及其对力学性能影响的研究进展

聚丙烯微孔膜因其比表面积大、性能优异、价格合理等优点而被广泛应用;但其亲水性差、易被污染,因此需要进行亲水改性。根据是否发生化学变化将亲水改性方法归纳为:物理法、化学法和物理化学法;改性之后膜的亲水性得到了改善。分类论述了各种亲水改性方法对聚丙烯微孔膜力学性能的影响及其对膜亲水性能的改善程度同时对亲水改性方法的改进进行了展望。     

水性聚氨酯膜的制备及在超纤革中的应用

以水性聚氨酯(WPU)为聚合物,采用物理机械发泡的方法制备WPU膜,系统研究了成膜温度对WPU膜形态结构和性能的影响规律。结果表明,当成膜温度低于100℃时,所制备WPU膜的泡孔密度、表面孔孔径、平均孔径、结晶度、透气量、透湿率、断裂强度和断裂伸长率等均随成膜温度的升高而增大。其中,当成膜温度为80℃时,膜具有最佳的性能。随着成膜温度进一步升高,膜的表面出现裂纹,透气量和透湿率增加,而断裂强度和断裂伸长率显著减小。在此基础上,经干法移膜技术制备的WPU超纤革达到了成品等级的A类产品。     

热致相分离法-溶胶凝胶工艺制备丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物微孔膜

以投料摩尔比为80/20的可熔融丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(80/20AN-MA)为基体,良溶剂碳酸乙烯酯(EC)和绿色环保的非溶剂三甘醇二乙酸酯(TEGDA)为复配稀释剂,正硅酸乙酯(TEOS)为添加剂,热致相分离法(TIPS)溶胶凝胶工艺制备含有纳米二氧化硅(SiO2)的AN-MA杂化微孔膜。研究了复配稀释剂的配比、共聚物浓度以及添加剂的加入量对微孔膜的结构、孔隙率、亲水性、渗透性和力学性能的影响。结果表明,TIPS法结合溶胶凝胶工艺成功制备了SiO2纳米粒子均匀分布的AN-MA微孔膜。当共聚物质量分数为9%,复配稀释剂中EC与TEGDA的质量比为6/4,TEOS质量分数为5%,凝固浴为25℃水浴时,微孔膜的纯水通量提高了50%,达到120.0L/(m2·h),断裂强度提高了17%,达到3.4 MPa,膜的亲水性也得到了一定提高。