热致相（TIPS）法制备高性能聚偏氟乙烯膜及改性研究

发布时间：2017-10-28 01:10

  本文关键词：热致相（TIPS）法制备高性能聚偏氟乙烯膜及改性研究

  更多相关文章： 热致相(TIPS)法 PVDF膜 SiO_2@GO纳米杂化物 盐诱导热致相 混合稀释剂 改性

【摘要】：本文以TIPS法制备PVDF膜,研究不同改性方法及添加物对膜结构及性能的影响。主要从以下三个方面展开内容。首先,氧化石墨烯及其衍生物作为性能优异的膜纳米填充物已经在很多领域得到应用,这就包括NIPS膜,但是到现在还没有出现在TIPS膜方面相关的报道和文献。本实验以TEOS在GO纳米片层上进行原位水解和缩合合成SiO_2@GO纳米杂,以SiO_2@GO纳米杂化物对PVDF膜进行亲水性改性,制备出PVDF/SiO_2@GO膜研究添加物浓度对膜结构和性能影响。结果证明:所有膜都是呈现液-液相分离形成的双连续类海绵状的结构,晶型都是典型高温诱导形成的α相,并且SiO_2@GO能显著影响膜性能。相比较于纯膜,添加物在低浓度下,膜表面随着SiO_2@GO含量提高变得更加致密,膜BSA截留率能到91.7%。但是含量进一步升高后,膜性能发生反转表现为膜截留率下降,通量却显著提高。这应该是由于SiO_2@GO纳米杂化物的添加带来PVDF成核和结晶以及铸膜液粘度的联合效应引起的。其次,根据先前其他研究者发现的NIPS膜结晶性能能影响和决定膜结构和性能,本论文提出盐诱导TIPS法来制备PVDF平板膜。结果显示:盐浓度能显著影响膜的结构和渗透性能。并且当盐含量低时,膜表面更加疏松多孔,孔结构更加均一并且通量显著提高。进一步提高盐含量时,膜表面出现大孔,并且随着盐含量升高,孔结构有开始变得规整,但是盐含量接近饱和浓度时,膜通量出现一定程度下降。结晶性质显示成膜都是α相,只是结晶度发生变化,这应该是PVDF的结晶和成核作用造成的结果。最后,基于前面的研究,引入结晶性稀释剂DMSO_2和DBP组成混合稀释剂系统,实验研究混合稀释剂比例对膜结果和性能影响,制备出不同结构和性能的PVDF平板膜。结果表明:相比较于纯膜,改性膜断面结构出现从液-液相分离形成的海绵状结构到固-固相分离形成的管状结构,下表面出现球晶结构,这些结构和成膜机理改变决定膜性能变化。结晶性质测试显示成膜机理发生改变,从α相到出现β相结晶峰。膜上表面结构随着DMSO_2含量提高,上表面变得更加致密,孔径变得更小。与之相对应的通量下降和BSA截留上升。
【关键词】：热致相(TIPS)法 PVDF膜 SiO_2@GO纳米杂化物 盐诱导热致相 混合稀释剂 改性
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-21
• 1.1 膜分离介绍7-9
• 1.1.1 膜分离简介7-8
• 1.1.2 微滤和超滤8-9
• 1.2 PVDF简介9-10
• 1.3 氧化石墨烯及其衍生物10
• 1.4 热致相法(TIPS)10-11
• 1.5 TIPS成膜机理11-15
• 1.5.1 固-液相分离11-13
• 1.5.2 液-液相分离13
• 1.5.3 液-固相分离13-14
• 1.5.4 固-固相分离14
• 1.5.5 液-液和固-液相分离的耦合14-15
• 1.6 TIPS影响因素和研究方向15-18
• 1.6.1 TIPS影响因素15-17
• 1.6.2 TIPS研究方向17-18
• 1.7 课题意义及研究内容18-21
• 1.7.1 课题意义18
• 1.7.2 课题研究内容18-21
• 第二章 热致相法制备PVDF/SiO_2@GO纳米杂化复合膜21-39
• 2.1 引言21-22
• 2.2 实验22-25
• 2.2.1 实验药品22
• 2.2.2 氧化石墨烯制备22
• 2.2.3 SiO_2@GO纳米杂化物合成22-23
• 2.2.4 GO和SiO_2@GO纳米杂化物表征23
• 2.2.5 复合膜制备23
• 2.2.6 复合膜表征23-25
• 2.3 结果和讨论25-37
• 2.3.1 GO和SiO_2@GO表征25-26
• 2.3.2 膜形貌26-31
• 2.3.3 膜亲水性和静态蛋白吸附性能31-32
• 2.3.4 膜过滤性能32-33
• 2.3.5 膜长期稳定性33-35
• 2.3.6 膜结晶性能35-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第三章 盐诱导的热致相法制备PVDF膜39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 实验40-41
• 3.2.1 实验药品40
• 3.2.2 膜制备40
• 3.2.3 膜表征40-41
• 3.3 结果和讨论41-52
• 3.3.1 形貌分析41-46
• 3.3.2 结晶性测试46-49
• 3.3.3 孔隙率和孔径参数49-50
• 3.3.4 膜渗透性能50-51
• 3.3.5 膜润湿特性和蛋白吸附能力51-52
• 3.3.6 膜机械性能52
• 3.4 本章小结52-55
• 第四章 热致相法制备混合稀释剂PVDF膜55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 实验55-56
• 4.2.1 实验药品55
• 4.2.2 膜制备55-56
• 4.2.3 膜表征56
• 4.3 结果和讨论56-64
• 4.3.1 膜结构分析56-59
• 4.3.2 膜渗透和截留性质59-60
• 4.3.3 膜孔径和孔隙率60-61
• 4.3.4 膜结晶性能61-64
• 4.3.5 膜机械性质64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 全文总结65-67
• 参考文献67-73
• 攻读学位期间取得的研究成果73-74
• 致谢74-75

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本文编号：1105983