稀释剂和成核剂对聚丙烯平板膜结构及性能的影响研究

采用混合稀释剂和等规聚丙烯,通过热致相分离(TIPS)法制备聚丙烯(PP)分离膜。研究了稀释剂种类和组成,成核剂种类、含量对膜孔结构和力学性能的影响。研究结果表明:混合稀释剂体系中,大豆油(SO)/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)体系制备的分离膜微孔尺寸较小,稀释剂中DBP质量分数高于30%时,分离膜结构均匀;当成核剂己二酸质量分数从0提高到0.6%时,球晶尺寸明显缩小,同时分离膜的弹性模量从124.5MPa下降到31.1MPa,膜的断裂伸长率从13.97%增加到63.63%,而PP膜的最大拉伸强度在4.2~5.8MPa。     

超高分子量聚乙烯微孔膜的亲水性改性研究

采用与聚乙二醇(PEG20000)共混的方法来改善UHMWPE微孔膜的亲水性,研究了改性剂含量对膜结构、亲水性能、渗透性能及力学性能的影响。结果表明:改性后UHMWPE微孔膜的孔结构有所增大;随着改性剂含量的增加,膜的亲水性大致呈上升趋势,但由于部分PEG20000会溶于蒸馏水,随着水洗时间的延长,改性剂发生流失,膜的亲水性发生衰减;相较于改性前,改性膜的水通量、蛋白质通量及纯水恢复量均显著上升,意味着膜具有很好的渗透性及抗蛋白质污染性;当PEG20000的质量分数为15%时,改性剂与UHMWPE的相容状态达到最佳结晶度显著增大,且聚合物分子链互相缠结起到物理交联作用,膜的力学强度可提高至15MPa左右。     

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%。     

丙烯腈-丙烯酸甲酯微孔膜的制备及成膜性能

以摩尔比为85/15的可熔融丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(85/15AN-MA)为膜基体,用γ-丁内酯(γ-BA)和三乙酸甘油酯(GTA)复配作为混合稀释剂,采用热致相分离(TIPS)法制备了AN-MA基微孔膜。详细研究了聚合物浓度、混合稀释剂的配比和冷却速率对微孔膜的孔结构、孔隙率、水通量及力学性能的影响。研究结果表明,随着γ-BA含量的增加或凝固浴温度升高,微孔膜成型过程中存在小部分非溶剂致相分离(NIPS),形成不对称的横截面结构。增加GTA的比例或快的冷却速率更利于发生TIPS,γ-BA的质量分数为45%和50%时,微孔膜发生单纯的TIPS过程,凝固浴为0℃的乙醇浴时,AN-MA微孔膜具有更好的力学性能。     

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%。     

PDMS/改性ZSM-5复合膜的制备及其性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为改性剂,对ZSM-5型沸石粒子进行了改性,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为膜材料,制备了改性沸石填充的PDMS渗透汽化杂化膜。以10%的乙醇/水体系为实验对象,研究了该杂化膜对乙醇的分离性能。结果表明,填充改性沸石粒子能显著提高PDMS膜的分离性能。当料液温度为40℃时,分离因子和渗透通量分别达到14.1和348.7 g/(m2·h)。     

基于水溶性稀释剂复合相分离法制备聚乳酸分离膜的研究

以可降解聚乳酸为膜材料,采用水溶性稀释剂二甲基亚砜(DMSO),实现了复合相分离法制备结构可调控的聚乳酸分离膜.重点考察了铸膜液温度和凝固浴温度对其结构及渗透性能的影响.结果表明,当凝固浴温度接近浊点温度时,相分离过程中主要以NIPs过程为主,形成了指状孔和大空腔结构,聚乳酸分离膜的纯水通量较小;牛血清蛋白的截留率较高.当凝固浴温度低于浊点温度时,体系发生TIPs和NIPs复合相分离过程,制备的聚乳酸分离膜具有双连续和指状孔结构,聚乳酸分离膜纯水通量较大,牛血清蛋白的截留率略有降低,但都在66%以上.当铸膜液温度接近浊点温度时,体系发生TIPs和NIPs复合相分离过程,制备的聚乳酸膜具有多孔的表面膜结构,表面膜孔与支撑层之间的连通性较高;随着铸膜液温度的增加,膜表面孔径减小,聚乳酸分离膜纯水通量降低,由610L/(m2·h)降低至27.6L/(m2·h);牛血清蛋白截留率增加,由61%提高至84%.     

壳聚糖/纳米氧化钛亲水疏油改性筛网的制备及其油水分离性能

以壳聚糖、纳米氧化钛为改性原料,以不锈钢筛网为基体,通过浸渍涂覆的方法制备了系列改性筛网。采用扫描电子显微镜、接触角测量仪对改性筛网进行表征,探究了壳聚糖浓度、纳米氧化钛浓度、涂覆顺序等因素对改性筛网的水下亲水/疏油的性能的影响。结果表明,当顶层为二氧化钛且二氧化钛浓度为2%(质量分数)时,改性筛网的水下接触角和分离效率最大,分别为135°和99.02%;当顶层为壳聚糖且壳聚糖浓度为0.36wt%时,改性筛网的水下接触角和分离效率最大,分别为134°和99.29%;当二氧化钛和壳聚糖掺混时,优选壳聚糖浓度为0.09%(质量分数),二氧化钛浓度为2%(质量分数),此时改性筛网的水下接触角和分离效率达到最大,分别是138°和99.13%。制备的改性筛网具有良好的水下亲水疏油性能,可以用于油水分离。     

聚乙烯膜的卵磷脂改性及表面性能研究

以聚乙烯(PE)膜为基材,以两亲分子卵磷脂(PC)为改性剂,采用紫外光交联法制备改性PE膜,大幅度提升改性PE膜的亲水性能,使其获得良好的抗蛋白粘附性能。用单因素实验考察PC浓度、光引发剂种类、真空干燥时间、紫外光照时间对制备改性PE膜亲水性能的影响,然后用正交实验优化改性PE膜制备条件。结果表明,PC浓度对亲水性影响最大,真空干燥时间次之,光照时间和光引发剂对其影响较小,得到的最佳工艺条件为PC浓度5%(质量分数),真空干燥60min,紫外光照45min,选用光引发剂为ITX浓度3%(质量分数)。此条件制备的改性PE膜水接触角由88°降低至低于4°,亲水性能优于其他学者所做实验。用红外光谱分析PE膜改性前后基团变化,证明了PC在PE膜上形成了修饰层。采用一种简单有效的新方法——通过实验室自制的80°斜面装置进行抗蛋白粘附性能测试,发现改性PE膜对大豆蛋白溶液、牛血清白蛋白溶液、纯牛奶的粘附量分别减少51%和75%以及87%,表明改性PE膜的抗蛋白粘附性能得到明显改善。改性PE膜经过10d暴露于空气中,接触角增加7°,持久性实验表明改性PE膜的表面性能具有良好的稳定性。     

二元稀释剂对热致相分离法制备PVDF微孔膜的结构影响

采用热致相分离法(TIPS)制备PVDF平板和中空纤维微孔膜,研究了二元稀释剂对PVDF微孔膜的结构的影响。当二元稀释剂由邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、三乙酸甘油酯(GTA)中的一种,与邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二丁酯(DBS)、苯甲酸苄酯(BB)中的一种混合而成时,TIPS法制备的PVDF膜的断面均具有双连续结构;当二元稀释剂由二苯甲酮(DPK),与DOP、DBS、BB中的一种混合而成时,TIPS法制备的PVDF膜的断面为胞腔结构,断面孔的孔径按如下顺序依次增大:BB、DOP、DBS。GTA/DBS为二元稀释剂,采用TIPS法制备PVDF中空纤维微孔膜,随着二元稀释剂中GTA的质量分数由30%增加至50%,膜的断面由双连续结构变为球晶结构。     

聚丙烯对热致相分离法制备分离膜结构的影响

采用不同共聚乙烯含量的聚丙烯(PP)为原料,以豆油/DBP(m(豆油)∶m(DBP)=1∶1)为稀释剂,通过热致相分离法制备PP分离膜。并研究了PP的结构类型对膜的微孔结构、孔径和孔径分布及力学性能的影响。研究结果表明:嵌段共聚PP膜表面和内部能形成大量圆形次级微孔,共聚单元含量越高时膜内部的大孔结构越明显;共聚乙烯含量增加时,PP分离膜的平均孔径和孔隙率提高,比面积减小;共聚PP分离膜弹性模量和最大拉伸强度明显低于均聚PP膜,自主合成的均聚Brici PP制备的膜的综合力学性能良好,最大拉伸强度可达到5.23MPa。     

热诱导相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜--(Ⅰ)低密度聚乙烯(18D)/二苯醚体系

选择低密度聚乙烯(LDPE-18D)为主体材料,二苯醚(DPE)为稀释剂,用热诱导相分离法(TIPS)制备了疏水性的聚乙烯微孔膜,重点对不同浓度的LDPE/DPE微孔膜结构以及采用不同牌号的LDPE和采用高密度聚乙烯(HDPE)制备的微孔膜进行了对比探讨.利用浊度法测出了LDPE-18D/DPE体系的双结点线,DSC法测出了相应的结晶温度曲线,从而得到了LDPE-18D/DPE体系的热力学相图.实验结果表明,在不同浓度的LDPE-18D/DPE体系中,因具有不同的相分离机理而形成不同结构的微孔膜;当LDPE-18D的初始质量分数为10%～30%时,体系将首先发生液-液相分离;当初始质量分数为40%～50%时,体系将发生固-液相分离,而当初始质量分数大于50%时,体系将不会产生微孔结构;微孔膜的孔径随着LDPE-18D的初始质量分数增加而逐渐减少.     

复配稀土改性剂对MGF/PTFE复合材料性能的影响

采用稀土改性剂(RES)与硅烷偶联剂(PTMS)按不同组分配比对磨碎玻璃纤维(MGF)表面进行改性处理,将改性后的磨碎玻璃纤维粉末与聚四氟乙烯分散液机械混合,然后热压制得复合材料。探讨了复配稀土改性剂对MGF/PTFE复合材料介电性能、热膨胀系数(CTE)、热导率的影响。采用FTIR手段对稀土改性剂未改性的磨碎玻璃纤维和改性后的磨碎玻璃纤维的结构进行了测试,并用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断口形貌进行分析。结果表明,复配改性剂能很好地促进MGF与PTFE之间的界面粘结,提高MGF/PTFE复合材料的性能。当RES、PTMS的含量分别为0.3%(质量分数)、1.7%(质量分数)时,MGF/PTFE复合材料的性能最好。     

光敏剂对PSF和PP中空纤维膜接枝反应的影响

采用间歇式紫外辐照法,以聚砜(PSF)和聚丙烯(PP)中空纤维膜为探针,以丙烯酸(AA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为单体,研究光敏剂对膜表面紫外接枝反应的影响。结果表明,光敏剂存在与否对膜表面结构有较大影响。无光敏剂时,PSF中空纤维膜表面虽有亲水性单体成功接枝,但PSF膜基体结构受到损伤,表面孔结构增大,改性膜的截留率降低;存在光敏剂时,PSF和PP中空纤维膜表面均有单体成功接枝,膜表面结构得到调控,改善了膜的亲水性和抗污染性,为亲水性膜的表面结构设计提供了一定的理论基础,对新型亲水膜的制备具有指导意义。     

PVC/ PVA共混膜的制备及性能研究

采用相转化法制备了聚氯乙烯/聚乙烯醇(PVC/PVA)共混膜,讨论了聚乙烯醇与聚氯乙烯的共混相容性,以及聚乙烯醇含量对共混膜透过性能、亲水性能及机械性能的影响.实验结果表明,聚氯乙烯/聚乙烯醇共混体系为部分相容体系;当铸膜液中聚合物质量分数为12%、聚合物中聚乙烯醇质量分数为10%时,共混膜亲水性较好,水通量可由160.3 L/(m~2·h)增大到298.5 L/(m~2·h),对牛血清蛋白的截留率为82.5%,同时膜的弹性和韧性明显增强;聚乙烯醇可以有效地改善聚氯乙烯超滤膜的亲水性和机械性能,是优良的聚氯乙烯膜共混改性材料.     

双层PEEK-WC界面聚合正渗透膜的制备及表征

<正>渗透过程是近些年发展起来的一种新型渗透驱动膜分离过程,它具有低能耗、低膜污染、高分离性等优点,在水处理领域有很好的应用前景.通过调控铸膜液温度制得具有不同外孔径的酚酞型聚醚醚酮(PEEK-WC)双层中空纤维基膜,然后用硫酸对双层中空纤维基膜外表面进行亲水改性,得到亲水基膜.再用无水哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)作为反应单体,通过界面聚合反应在亲水基膜上形成聚哌嗪酰胺复合层制备正渗透膜.研究表明,较高的铸膜液温度有利于形成外表面为较小孔径的PEEK-WC双层中空纤维基膜;用质量分数90%的硫酸亲水改性15 s时,得到润湿性最佳的亲水基膜;在进行界面聚合反应时,外表面为较小孔径的亲水基膜有利于形成更均匀致密、渗透性能更好、截留率更高的聚哌嗪酰胺复合层;与NaCl相比,使用Na_2SO_4做汲取液可以有效降低内浓差极化(ICP),提高正渗透膜水通量,降低反向盐通量.     

硅橡胶膜用于乙酸/水渗透汽化分离的研究

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为活性层制备了PDMS均质膜和分别以聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)微滤膜为支撑层的PDMS/PTFE膜、PDMS/PP膜。通过扫描电镜(SEM)、视频接触角仪、热重分析(TGA)及溶胀测试等手段研究了膜的物化性能。通过渗透汽化实验考察了膜对乙酸/水体系的分离性能。结果表明,料液中乙酸质量分数提高,渗透通量和分离因子均随之提高;操作温度提高,渗透通量增加而分离因子减小;进料流速在14～38L/h范围变化,对分离因子影响较大,对渗透通量影响较小;支撑层对膜的分离性能有重要影响:30℃下,对于进料流速26L/h的10%(质量分数)乙酸水溶液,PDMS均质膜、PDMS/PTFE膜和PDMS/PP膜的分离因子、通量分别为2.51、2.74、2.15和35.29、42.09、40.84g/(m2·h)。以上结论,对于选择合适的渗透汽化膜支撑层材料和操作条件具有一定的指导意义。     

重晶石表面改性工艺

通过控制单因素实验条件,油酸钠作为改性剂,对重晶石进行疏水调控,探究其改性后的效果与改性剂用量、改性温度、改性时间以及BaSO_4质量分数之间的关系。结果表明:重晶石改性的优化条件是:油酸钠的质量分数为1.0%、改性时间为15 min、改性温度为80℃,BaSO_4的质量分数为30%;获得改性后的重晶石润湿接触角度为128°,使重晶石表面从亲水性转化为疏水性。     

PDMS-b-PPO非对称渗透汽化膜对乙醇/水的分离性能

以聚二甲基硅氧烷聚苯醚(PDMS-PPO)嵌段共聚物为膜材料,正丁醇为添加剂,氯仿为溶剂,采用凝胶溶胶法制备非对称渗透汽化膜,利用扫描电镜和能谱仪对膜进行形貌表征及元素分析.研究了铸膜液浓度、膜后侧压力、进料液流速对乙醇/水混合物渗透汽化分离性能的影响.结果表明,随着铸膜液中嵌段共聚物质量分数的增大,非对称膜的分离因子和渗透通量呈先上升后下降的趋势;随着膜后侧压力的增加,分离因子呈上升趋势,而渗透通量下降较快;随着料液流速的提高,分离因子先上升后下降,而渗透通量呈减小的趋势.以嵌段共聚物质量分数为11%制备的非对称膜,在进料液乙醇含量(质量分数)5%、温度60℃、膜后侧压力10kPa、料液流速0.267L/min时,膜的渗透通量为850.7g/(m2.h),分离因子为8.78.实验表明,PDMS-b-PPO非对称膜对乙醇具有优先选择性,并有较高的渗透通量.