聚偏氟乙烯微濾膜的制備及其結(jié)構(gòu)演變的機(jī)理研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)是一種性能優(yōu)良的功能高分子材料，具有很好的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和可加工性，在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域常用于各種水處理和氣體處理，但是PVDF因其表面的疏水性，過(guò)濾時(shí)容易引起各種油性物質(zhì)的附著，造成膜表面污染和過(guò)濾通道堵塞等問(wèn)題，使其應(yīng)用范圍受到一定程度的限制。加之目前PVDF過(guò)濾薄膜的制備常采用濕法成膜工藝，制備的PVDF薄膜機(jī)械性能有待提高。因此，探索新的PVDF過(guò)濾膜的制備方法，研究過(guò)濾膜中PVDF聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，調(diào)節(jié)

2、并控制其內(nèi)部微觀(guān)結(jié)構(gòu)，對(duì)于制備綜合性能優(yōu)異的PVDF過(guò)濾材料具有重要的理論指導(dǎo)意義。
　　本課題首先采用濕法相轉(zhuǎn)化法制備PVDF微濾膜，研究了成膜制備過(guò)程中DMF濃度、成型溫度、PVDF固含量以及聚乙烯醇(PVA)親水改性劑的添加量等因素對(duì)PVDF多孔微濾膜結(jié)構(gòu)與性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，隨著凝固浴中DMF濃度的增加，PVDF膜內(nèi)的泡孔尺寸和指形孔結(jié)構(gòu)均有變小趨勢(shì)。PVDF固含量增大時(shí)，膜內(nèi)置換速率變緩，表面指形孔和內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)均

3、變小。此外，隨著成膜溫度升高，三相交換變劇烈，PVDF微濾膜的孔徑增大。PVDF微濾膜的拉伸強(qiáng)度隨PVDF固濃度的升高和鑄膜液中DMF濃度的降低而增大。加入PVA后PVDF薄膜的接觸角由108°降低至63°，表明添加PVA改善了PVDF薄膜的親水性。
　　熱力學(xué)相容性對(duì)多組分聚合物薄膜的相分離結(jié)構(gòu)具有重要影響，并進(jìn)而引起薄膜內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的變化。為了探索熱力學(xué)相容性不同的體系中PVDF微孔膜的結(jié)構(gòu)演變機(jī)制，以熱力學(xué)不相容體系PVDF/

4、聚己內(nèi)酯(PCL)和熱力學(xué)相容體系PVDF/聚己二酸丁二酯(PBA)為例，研究了共混比例和溫度等因素對(duì)相分離結(jié)構(gòu)以及PVDF膜孔結(jié)構(gòu)與性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在PVDF/PCL體系內(nèi)，隨著PCL含量的增加，體系的熱力學(xué)相容性增強(qiáng);隨著成膜溫度的升高，混合溶液的相容性越好。形貌研究表明，在PVDF成膜溶液濃度相同時(shí)，分別在45℃和90℃進(jìn)行溶液成膜，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)體系內(nèi)均是高的成膜溫度形成的泡孔結(jié)構(gòu)較為均勻;隨PCL(PBA)含量的增加，PV

5、DF復(fù)合法所得膜的拉伸強(qiáng)度下降而孔隙率增大。對(duì)比兩個(gè)體系，加入PBA的混合溶液相容性?xún)?yōu)于PCL，制備的過(guò)濾膜形貌結(jié)構(gòu)也較PCL更均勻，泡孔結(jié)構(gòu)更細(xì)密，但PCL拉伸性能較PBA更好，孔隙率更大。
　　為了闡述PVDF/PCL共混體系相分離結(jié)構(gòu)的演變機(jī)理，分別研究了該體系中兩組分結(jié)晶時(shí)的相互作用。結(jié)果表明，不同的混合比例下體系的相容性有所差異，PVDF的組分占優(yōu)時(shí)體系為熱力學(xué)不相容體系，PCL占優(yōu)時(shí)體系為熱力學(xué)相容性體系。動(dòng)力學(xué)研究表