含PDMS两亲梳型共聚物的制备及其对聚醚砜膜的协同抗污改性

发布时间：2017-04-27 09:14

  本文关键词：含PDMS两亲梳型共聚物的制备及其对聚醚砜膜的协同抗污改性，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚醚砜、聚偏氟乙烯等高分子膜一般具有较强的疏水性,在使用过程中易受有机物污染,大大降低膜的分离效率和使用寿命,所以提高其抗污性能对于膜的应用至关重要。目前,构建亲水抗污改性膜是比较有效的方法,但是在应对多种污染物和复杂环境时,抗污效果不够理想。而一些具有低表面能的物质,如特氟龙、有机硅等材料表面表现出抗粘附、自清洗和污损释放性能。构建具有亲水抗污和低表面能污损释放协同作用的膜表面可望实现稳定的抗污性能。基于此,本论文设计了两种新型两亲梳型共聚物,并以其作为改性剂对聚醚砜(PES)膜进行共混改性,制备具有低污染高通量恢复的PES膜。首先通过自由基聚合反应合成了一种新型两亲梳型共聚物P(PEG-r-PDMS),拥有亲水性的聚乙二醇(PEG)和低表面能的聚二甲基硅氧烷(PDMS)侧链。随后将共聚物与PES膜共混,通过浸没沉淀相转化的方法制备改性膜PES/P(PEG-r-PDMS).通过XPS、接触角和表面能等表征方法对改性膜的表面化学组成和润湿性能进行分析,结果证实了PEG和PDMS链段在膜表面的富集。通过模型蛋白BSA水溶液的超滤实验,考察改性膜的通透性能和抗污性能。结果表明,PES/P(PEG-r-PDMS)-31.3%膜拥有最佳的协同抗污性能,总通量衰减率为15.6%,通量恢复率为96.6%。论文进一步制备了有机-无机复合改PES膜,并考察其协同抗污作用。采用自由基聚合反应合成了梳型共聚物T:P(PEG-PDMS-KH570)。随后将其与PES膜共混,加入四乙氧基硅烷(TEOS),在相转化过程中原位生成改性膜PES/T@SiO2。采用SEM和AFM对改性膜的表面和断面形态进行表征,证实了原位生成的SiO2纳米颗粒在膜表明和孔壁上富集。接触角测试表明PES/T@SiO2改性膜的表面润湿性能增强。最后对改性膜进行BSA溶液超滤抗污测试,结果证实了有机-无机杂化改性膜PES/T@SiO2具有优异的协同抗污作用,尤其是PES/T@SiO2-4%,膜的抗污性能最佳,通量衰减率仅为13.67%,相应的通量恢复率达到98.03%。
【关键词】：聚醚砜膜 两亲梳型共聚物 SiO_2NPs 表面偏析 协同抗污改性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 前言11-13
• 第二章 文献综述13-35
• 2.1 膜分离技术及应用13-16
• 2.1.1 分离膜及其类型13-15
• 2.1.2 超滤膜及其应用15-16
• 2.2 膜污染16-19
• 2.2.1 膜表面污染16
• 2.2.2 膜污染的处理和模型16-18
• 2.2.3 膜污染的影响因素18-19
• 2.3 多孔膜的改性方法19-23
• 2.3.1 表面改性19-22
• 2.3.2 共混改性22-23
• 2.4 多孔抗污改性膜的构建策略23-32
• 2.4.1 亲水型抗污膜23-27
• 2.4.2 疏水型抗污膜27-29
• 2.4.3 两亲协同抗污膜29-32
• 2.5 本文的研究思路和主要内容32-35
• 2.5.1 研究思路32-33
• 2.5.2 主要研究内容33-35
• 第三章 两亲梳型共聚物P(PEG-r-PDMS)对聚醚砜膜的共混改性35-57
• 3.1 实验方法35-41
• 3.1.1 实验主要试剂35-36
• 3.1.2 两亲性梳型共聚物P(PEG-r-PDMS)的合成及表征36-37
• 3.1.3 PES/P(PEG-r-PDMS)-x%共混平板膜的制备37
• 3.1.4 共混平板膜的表面形态和组分分析37-39
• 3.1.5 共混平板膜超滤测试39-41
• 3.1.6 共混平板膜抗污持久性和稳定性测试41
• 3.2 结果与讨论41-56
• 3.2.1 红外光谱(FTIR)42
• 3.2.2 核磁共振氢谱(~1H NMR)42-43
• 3.2.4 共混平板膜的表面和横截面形态结构分析(SEM)43-44
• 3.2.5 共混平板膜的截留分子量(MWCO)44-45
• 3.2.6 共混平板膜的表面化学组成分析(XPS)45-49
• 3.2.7 共混平板膜的表面润湿性能49-52
• 3.2.8 共混平板膜的抗污性能52-54
• 3.2.9 共混平板膜的抗污稳定性和持久性54-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 有机无机复合改性剂P(PEG-PDMS-KH570)@SiO_2对聚醚砜膜的共混改性57-76
• 4.1 实验方法57-61
• 4.1.1 实验主要试剂57-58
• 4.1.2 两亲性共聚物P(PEG-PDMS-KH570)的合成及表征58-59
• 4.1.3 溶剂-凝胶法原位生成PES/P(PEG-PDMS-KH570)@SiO_2NPs共混平板膜59-60
• 4.1.4 共混平板膜的表面形态和组分分析60-61
• 4.1.5 共混平板膜的超滤测试61
• 4.2 结果与讨论61-75
• 4.2.1 两亲性聚合物的化学结构61-62
• 4.2.2 共混平板膜的形态结构分析62-67
• 4.2.3 共混平板膜的化学组成分析67-68
• 4.2.4 共混平板膜的表面润湿性能68-72
• 4.2.5 共混平板膜的超滤和抗污性能72-75
• 4.3 本章小结75-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 论文的主要研究结论76-77
• 5.2 不足与展望77-78
• 参考文献78-84
• 附录84
• 作者介绍84
• 硕士期间发表/准备的论文84

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本文编号：330342