聚偏氟乙烯微滤膜的制备及其结构演变机理的研究
本文关键词：聚偏氟乙烯微滤膜的制备及其结构演变机理的研究 出处：《陕西科技大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的功能高分子材料,具有很好的耐热性、化学稳定性和可加工性,在环境科学领域常用于各种水处理和气体处理,但是PVDF因其表面的疏水性,过滤时容易引起各种油性物质的附着,造成膜表面污染和过滤通道堵塞等问题,使其应用范围受到一定程度的限制。加之目前PVDF过滤薄膜的制备常采用湿法成膜工艺,制备的PVDF薄膜机械性能有待提高。因此,探索新的PVDF过滤膜的制备方法,研究过滤膜中PVDF聚集态结构的形成机制,调节并控制其内部微观结构,对于制备综合性能优异的PVDF过滤材料具有重要的理论指导意义。本课题首先采用湿法相转化法制备PVDF微滤膜,研究了成膜制备过程中DMF浓度、成型温度、PVDF固含量以及聚乙烯醇(PVA)亲水改性剂的添加量等因素对PVDF多孔微滤膜结构与性能的影响规律。结果表明,随着凝固浴中DMF浓度的增加,PVDF膜内的泡孔尺寸和指形孔结构均有变小趋势。PVDF固含量增大时,膜内置换速率变缓,表面指形孔和内部微孔结构均变小。此外,随着成膜温度升高,三相交换变剧烈,PVDF微滤膜的孔径增大。PVDF微滤膜的拉伸强度随PVDF固浓度的升高和铸膜液中DMF浓度的降低而增大。加入PVA后PVDF薄膜的接触角由108°降低至63°,表明添加PVA改善了PVDF薄膜的亲水性。热力学相容性对多组分聚合物薄膜的相分离结构具有重要影响,并进而引起薄膜内部孔结构的变化。为了探索热力学相容性不同的体系中PVDF微孔膜的结构演变机制,以热力学不相容体系PVDF/聚己内酯(PCL)和热力学相容体系PVDF/聚己二酸丁二酯(PBA)为例,研究了共混比例和温度等因素对相分离结构以及PVDF膜孔结构与性能的影响规律。结果表明,在PVDF/PCL体系内,随着PCL含量的增加,体系的热力学相容性增强；随着成膜温度的升高,混合溶液的相容性越好。形貌研究表明,在PVDF成膜溶液浓度相同时,分别在45℃和90℃进行溶液成膜,发现两个体系内均是高的成膜温度形成的泡孔结构较为均匀；随PCL (PBA)含量的增加,PVDF复合法所得膜的拉伸强度下降而孔隙率增大。对比两个体系,加入PBA的混合溶液相容性优于PCL,制备的过滤膜形貌结构也较PCL更均匀,泡孔结构更细密,但PCL拉伸性能较PBA更好,孔隙率更大。为了阐述PVDF/PCL共混体系相分离结构的演变机理,分别研究了该体系中两组分结晶时的相互作用。结果表明,不同的混合比例下体系的相容性有所差异,PVDF的组分占优时体系为热力学不相容体系,PCL占优时体系为热力学相容性体系。动力学研究表明,在PVDF/PCL中,PCL的结晶速度高于纯PCL和其他配比。为了深入研究PVDF晶体对PCL结晶的诱导作用,制备了高度取向的PVDF薄膜,并分析了PCL在取向PVDF基底上的结晶过程和结晶结构。电子衍射研究表明,PCL分子链平行于PVDF基底的分子链,两者的晶体之间存在完美的晶格匹配关系,这是共混体系中PVDF组分能够诱导PCL结晶的根本原因。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
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，本文编号：1324000
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