聚全氟乙丙烯微孔膜制备及其性能研究

发布时间：2017-04-14 01:18

  本文关键词：聚全氟乙丙烯微孔膜制备及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：疏水膜作为膜蒸馏过程汽-液相平衡的界面及热、质传递的界面,对分离过程起着至关重要的作用。含氟聚合物因含低表面能的C-F结构,而具有突出的疏水性能。本文以聚全氟乙丙烯(FEP)为成膜聚合物,分别制备了FEP平板膜,FEP超细纤维膜和FEP中空纤维膜。首先,以FEP为成膜聚合物,纳米级无机粒子Si02为成孔剂,DOP为增塑剂,采用压膜法制得FEP平板膜；研究了Si02含量对其形貌、结构和性能的影响。结果表明,随Si02含量增加,其孔隙率和N2通量明显提高,而液体渗透压(LEP)有所降低,断裂伸长率增大,以扫描电子显微镜(SEM)观察其形貌发现,随Si02含量增加,膜孔形态变大、变深,减压膜蒸馏(VMD)脱盐率可达99.0%以上。其次,以FEP分散乳液为成膜聚合物,聚乙烯醇(PVA)为纺丝载体,首次采用静电纺丝法与合适的烧结工艺制得FEP超细纤维膜；研究了FEP/PVA质量比和烧结温度对其形貌、结构和性能的影响。结果表明,经烧结后,膜中纤维规整度有所增加,通过分析膜形貌、力学性能、渗透性能等测试结果,优化了膜最佳烧结条件,当膜烧结温度为300℃、烧结时间为10分钟时,其孔隙率约62.7%,静态水接触角约124.2°,LEP达0.18MPa, VMD渗透通量达15.1 L·m-2·h-1 (-0.07MPa·80℃),脱盐率在98.0%左右,表现出良好的膜蒸馏性能。最后,以FEP为成膜聚合物,采用熔融纺丝-拉伸法制得FEP中空纤维膜,研究了拉伸对其形貌、结构及性能的影响。结果表明,未经拉伸处理时,其通透性较差,表现在孔隙率,N2通量较小,经拉伸处理后,其孔隙率和N2通量显著提高,而LEP有所降低,SEM结果表明,经拉伸处理后,其原有致密结构的外表面出现界面微孔,内表面的界面孔数量显著增加、平均孔径增大,VMD渗透通量随料液侧温度和真空度升高而增大,脱盐率可达99.0%以上。
【关键词】：FEP 熔融纺丝 静电纺丝 平板膜 中空纤维膜 膜蒸馏
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ317;TQ051.893
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 前言9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 膜分离技术概述9-12
• 1.2.1 膜分离技术发展及现状9-10
• 1.2.2 膜分离技术特点10-12
• 1.3 分离膜制备方法12-16
• 1.3.1 NIPS法12-13
• 1.3.2 TIPS法13-14
• 1.3.3 MSCS法14-15
• 1.3.4 静电纺丝法15-16
• 1.4 分离膜材料16-18
• 1.5 FEP分离膜应用领域18-19
• 1.6 FEP分离膜研究现状19
• 1.7 本课题意义19-20
• 1.8 本课题研究内容20-21
• 第二章 实验部分21-29
• 2.1 仪器与药品21-22
• 2.1.1 实验仪器与设备21-22
• 2.1.2 原料及试剂22
• 2.2 FEP微孔膜制备22-24
• 2.2.1 FEP平板膜制备22-23
• 2.2.2 FEP超细纤维膜制备23-24
• 2.2.3 FEP中空纤维膜制备24
• 2.3 结构与性能表征24-29
• 2.3.1 差示扫描量热分析25
• 2.3.2 氮气通量25-26
• 2.3.3 孔隙率26
• 2.3.4 静态水接触角26
• 2.3.5 液体渗透压26
• 2.3.6 形貌观察26-27
• 2.3.7 力学性能27
• 2.3.8 孔径分布27
• 2.3.9 膜蒸馏实验27-29
• 第三章 聚全氟乙丙烯平板膜研究29-37
• 3.1 前言29
• 3.2 FEP平板膜制备29
• 3.3 结果与讨论29-34
• 3.3.1 差示扫描量热分析29-30
• 3.3.2 渗透性能30-31
• 3.3.3 力学性能31-32
• 3.3.4 静态水接触角32-33
• 3.3.5 膜形貌33
• 3.3.6 膜蒸馏实验33-34
• 3.4 本章小结34-37
• 第四章 静电纺丝法聚全氟乙丙烯超细纤维膜研究37-49
• 4.1 前言37-38
• 4.1.1 纳米纤维37-38
• 4.1.2 静电纺丝38
• 4.2 静电纺丝FEP超细纤维膜制备38-39
• 4.3 结果与讨论39-46
• 4.3.1 膜形貌39-42
• 4.3.2 差示扫描量热分析42-43
• 4.3.3 静态水接触角43
• 4.3.4 渗透性能43-44
• 4.3.5 孔径分布44
• 4.3.6 力学性能44-45
• 4.3.7 膜蒸馏实验45-46
• 4.4 本章小结46-49
• 第五章 聚全氟乙丙烯中空纤维膜研究49-59
• 5.1 前言49
• 5.2 FEP中空纤维膜制备49-50
• 5.3 结果与讨论50-57
• 5.3.1 渗透性能50
• 5.3.2 膜形貌50-52
• 5.3.3 静态水接触角52-53
• 5.3.4 力学性能53-54
• 5.3.5 化学稳定能54
• 5.3.6 膜蒸馏实验54-57
• 5.4 本章小结57-59
• 第六章 结论59-61
• 参考文献61-67
• 发表论文和参加科研情况67-69
• 致谢69

【参考文献】

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本文编号：304905