两亲性共聚物PVDF-g-GDMA的合成及对PVDF膜抗蛋白质污染的改性研究

采用原子转移自由基聚合法(ATRP)将二甲基丙烯酸甘油酯(GDMA)接枝到聚偏氟乙烯(PVDF)主链上合成两亲性共聚物改性剂PVDF-g-GDMA,采用非溶剂致相转化法(NIPS)将改性剂PVDF-g-GDMA与PVDF粉共混制备PVDF-g-GDMA/PVDF复合膜。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1 H NMR)对聚合过程进行表征,结果发现GDMA被成功地接枝到PVDF主链上。采用X光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定仪(CA)等对PVDF-g-GDMA/PVDF复合膜的表面化学组成、表面形貌、亲水性进行了表征研究;采用循环错流过滤评价装置,对复合膜的渗透通量和牛血清蛋白(BSA)的抗污染性能进行研究,实验结果表明复合膜的渗透通量比PVDF膜的渗透通量提高约2.5倍,而对蛋白质截留性能的影响变化不大。总之,制备的复合膜在渗透通量、亲水性和抗污染能力方面都表现出优异的性能。     

辐射接枝制备温度敏感PVDF膜性能研究

本文通过预辐照接枝法和共辐照接枝法合成出了具有聚偏氟乙烯(PVDF)骨架和聚N-异甲基丙烯酰胺(PNIPAAm)支链的双亲接枝共聚物。将合成的PVDF-g-PNIPAAm共聚物与PVDF进行溶液共混,通过浸没沉淀相转化法制备共混膜。结果表明,两种方法制备出的共混膜均表现出明显的温度敏感性能,接枝均匀程度的不同明显反映在膜截留率和膜的表面亲水性上。     

磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷表面接枝多肽改性研究

为在磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷(Apatite-Wollastonite Bioactive Glass-Ceramic, AW)表面引入能够促进细胞粘附的RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)多肽以提高其生物活性, 采用低温等离子法在材料的表面引入活性氨基基团, 并通过浸渍法使氨基基团与多肽发生反应。采用XRD、XPS、ATR-FTIR对AW的相组成及表面改性特性进行表征, 确认通过低温等离子法在AW表面接上氨基, RGD多肽分子与氨基反应以化学键合的形式接枝到材料表面(RGD-AW), 实现了在AW表面接枝生物大分子的改性。将改性前后的材料分别与类成骨细胞(MG63细胞)混合培养并使用荧光显微镜、SEM及MTT等测试方法对材料的细胞生物学性能进行了表征。细胞实验结果表明: 接枝RGD多肽分子的材料在细胞培养的早期阶段比AW更有利于细胞的粘附及铺展。     

聚电解质改性PVDF膜及其抗蛋白质污染研究

为了提高PVDF膜的抗污染性,采用两步表面接枝聚合的方法,利用含有正电荷的季胺单体2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)和带负电荷的羧酸单体2-羧基乙基丙烯酸酯(CAA)对PVDF中空纤维微孔膜的外表面进行亲水改性.通过控制接枝反应条件得到高亲水性、高通量和抗蛋白质污染的改性膜.结果表明,聚电解质改性PVDF膜的纯水通量保持较高水平,达到912 L/[m~2·h·(0.1 MPa)],水接触角在52 s时变为0°,同时具备优异的抗蛋白质污染性能,过滤蛋白质溶液的操作压力上涨率低,膜表面污染物含量少.     

有机/无机杂化纳米粒子共混改性聚偏氟乙烯多孔膜及其表面两性离子化的研究

通过表面引发的可逆-加成断裂链转移(RAFT)聚合,制备了聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯嵌段共聚物(PMMA-b-PDMAEMA)接枝改性的有机/无机杂化二氧化硅纳米粒子(BCP-gSiO2NPs),并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)溶液共混,通过传统的非溶剂诱导相分离(NIPS)法制备PVDF/BCP-g-SiO2有机-无机杂化分离膜,进一步通过膜表面PDMAEMA链段与1,3-丙磺酸内酯之间的季胺化反应,实现了PVDF/BCP-g-SiO2有机-无机杂化膜的表面两性离子化。研究结果表明,BCP-g-SiO2NPs的引入以及膜表面的进一步两性离子化显著提高了PVDF膜的亲水性和抗污染性能,是PVDF超滤膜等相转化膜材料改性的有效方法。     

聚两性电解质修饰聚偏氟乙烯膜的制备及抗污染性能

膜污染是膜分离技术广泛应用的瓶颈之一。文中通过自由基接枝聚合法将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)接枝到聚偏氟乙烯(PVDF)膜上构建聚两性电解质化膜表面。研究了改性前后膜表面结构和抗污染性能的变化。随着单体投料量增加,聚两性电解质的接枝率逐渐增加;接枝聚两性电解质后,膜亲水性逐渐增强,膜表面孔尺寸减小。与纯PVDF膜相比,改性膜具有较低的蛋白质吸附量;在牛血清蛋白(BSA)溶液渗透过程中,膜的不可逆污染向可逆污染转化。由于可逆污染可通过简单的纯水清洗得到抑制,改性膜具有较高的通量恢复率。这个结果证明了聚两性电解质的引入赋予PVDF膜良好的抗污染性能。     

壳聚糖与L-丙交酯接枝共聚物的均相和非均相合成

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM]Ac)为均相介质,以二甲基亚砜为非均相介质,研究了L-丙交酯与壳聚糖接枝共聚物的合成,并考察其接枝反应的反应效率,利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射分析(XRD)等对接枝共聚物进行了表征。结果表明,均相反应能缩短反应时间,具有更高的反应效率,且在[BMIM]Cl中更高;均相接枝共聚物趋于无定型,但其热稳定性高于非均相接枝共聚物。     

双重改性聚偏氟乙烯膜的制备及血液相容性

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,以亲水性、生物相容性极佳的丙烯酰吗啉(ACMO)及带强阴离子性磺酸基的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体,通过自由基聚合制得PVDF接枝共聚物,并用红外光谱和核磁共振对其进行表征。通过浸没沉淀相转化法制备了共聚物膜,用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、接触角测试仪、全自动凝血仪对膜的表面组成、结构形貌、亲水性及血液相容性进行了研究。结果表明,在成膜过程中功能基团均向膜表面偏析,有致孔作用。与纯PVDF膜相比,改性膜的亲水性提高,且能抑制血细胞粘附,其活化部分凝血活酶时间及凝血酶原时间分别延长了7.80 s和2.83 s,纤维蛋白原的浓度从0.897 g/L降低到0.818 g/L,改性后膜的亲水性及血液相容性提高。     

低温等离子体接枝改性PVDF膜

采用低温等离子体接枝技术改性聚偏氟乙烯膜(PVDF),在PVDF膜表面引入疏水性单体苯乙烯,达到改变膜表面孔径的大小和孔径分布的目的.通过傅立叶红外光谱仪(FTIR-ATR)对改性前后的PVDF膜表面进行了结构分析,考察了PVDF膜接枝前后官能团的变化.采用示差扫描量热仪(DSC)分析了PVDF改性前后膜的孔径分布,考察了改性条件对膜孔径大小和分布的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测了PVDF膜改性前后表面形貌的变化.研究了接枝温度、接枝时间等接枝条件对PVDF改性膜纯水通量的影响.结果表明,随着照射时间和接枝时间的延长,PVDF改性膜的孔径分布变窄,纯水通量下降,接枝率提高.     

聚偏氟乙烯中空纤维膜化学接枝改性研究

通过化学接枝反应在聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜表面接枝了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸并讨论了反应体系、单体浓度反应温度和时间等因素对接枝率的影响.试验表明,接枝AMPS可有效提高PVDF中空纤维膜的耐污染性,并且改性后中空纤维膜的通量随溶液离子强度的增加而增加.     

废弃聚偏氟乙烯中空纤维膜再生与回用性能

研究了经膜生物反应器(MBR)系统运行6年的废弃聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜再生回用性能。讨论了运行过程中膜污染对PVDF中空纤维膜的影响;采用溶液相转化法制备了再生PVDF平板膜。研究结果表明,经运行6年后,PVDF中空纤维膜中致孔剂(如聚乙二醇(PEG)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP))含量减少至零,断裂强度降低,断裂伸长率减小,相对分子质量降低,结晶度升高,膜孔堵塞等现象明显;与常规PVDF膜相比,再生PVDF膜的断裂强度和断裂伸长率较小,成膜过程中致孔难度增大(孔隙率较低),而再生PVDF膜的润湿性、渗透性以及截留率等与常规PVDF膜相近。     

Research on hydrophobicity of electrospun Fe3O4/PVDF nanofiber membranes under different preparation conditions

Abstract

Preparation condition can affect the structure and the properties of nanofiber membrane. In order to explore suitable conditions to prepare the Fe₃O₄/PVDF nanofiber membrane with good hydrophobicity, the hydrophobicity of Fe₃O₄/PVDF nanofiber membranes obtained by electrospinning was investigated by changing preparation conditions like weight percentage of Fe₃O₄ nanoparticles, blending quality concentration of poly (vinylidene fluoride) (PVDF) and Fe₃O₄ nanoparticles, and positive voltage. And the variations of hydrophobicity of Fe₃O₄/PVDF nanofiber membranes modified by 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl trimethoxysilane were studied. The results show that the hydrophobicity of Fe₃O₄/PVDF nanofiber membranes has changed under different preparation conditions. The contact angles of samples increased after a modification by 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl trimethoxysilane, which indicates that the hydrophobicity of Fe₃O₄/PVDF nanofiber membranes has been enhanced.     

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.     

凝胶浴温度对PVDF膜的对称结构及晶型的调控

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,通过浸没沉淀法制备得到开放性网络状对称结构的PVDF膜。分别考察不同凝固浴温度对膜结构和晶型的影响。结果表明,当温度较高时,溶剂与非溶剂的扩散传质速度也较快,有利于形成α晶型的PVDF晶体。温度较低时,成膜较慢,PVDF大分子在极性的凝胶浴中有足够的时间由非极性的α晶型扭转形成极性的β晶型。而β晶型的PVDF由于H、F均匀分布在碳链的两侧,分子呈极性,更有利于蛋白质的吸附。当磷酸三乙酯(TEP)凝胶浴温度为20℃,纯水凝胶浴温度为8℃时,所制备的膜以β晶型为主,蛋白吸附量高达160μg/cm2。     

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。      

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。      

热致相分离法制备聚偏氟乙烯膜的研究

基于热致相分离基本原理,通过熔融共混聚偏氟乙烯/CaCO3/邻苯二甲酸二丁酯三元体系,制备了聚偏氟乙烯膜.考察了稀释剂和CaCO3含量对膜微观结构及拉伸强度的影响,以及CaCO3含量对聚偏氟乙烯结晶温度、结晶度的影响.结果显示,稀释剂和CaCO3含量对膜微观结构和拉伸强度影响显著;而CaCO3含量虽然对共混体系结晶度影响不太明显,但是对其结晶温度有较为显著的影响.     

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。     

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.