纳米纤维素晶/醋酸纤维素共混超滤膜材料的研究
发布时间：2021-08-19 21:16
采用浸没沉淀相转化法制备了纳米纤维素晶（CNC）/醋酸纤维素（CA）完全环境友好的共混膜材料,考察了在铸膜液中添加不同质量分数的CNC对共混膜各方面性能的影响。通过超滤装置测定了共混膜的水通量、截留率、含水率和孔隙率;通过万能试验机、环境扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TGA）对超滤膜进行了力学性能、形貌结构和热稳定分析。结果表明,随着CNC含量增加,共混膜的孔隙率呈增长趋势,由40.8%提高到66.4%,大孔由原来的规则圆形漏斗状变为狭长椭圆状且互相连通,水通量和拉伸强度呈先上升后减小的趋势。当CNC添加量为0.5%时,共混膜综合性能最优,相比纯CA膜,水通量提高64.7%,拉伸强度提高70%,热稳定性也得到增强。
【文章来源】：材料导报. 2016,30(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１纯ＣＡ膜（ａ）和不同ＣＮＣ含量（（ｂ）－（ｆ））的ＣＮＣ／ＣＡ共混膜支撑层的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．１ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓｕｐｐｏｒｔｌａｙｅｒｓｏｆｐｕｒｅＣＡｍｅｍｂｒａｎｅ（ａ）ａｎｄＣＮＣ／ＣＡｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣＮＣｃｏｎｔｅｎｔｓ（（ｂ）－（ｆ））
高了凝胶速度，加快相分离，使膜的大孔支撑层未完全成型就已经凝胶固化，导致孔隙变多和孔形状变化。图２纯ＣＡ膜（（ａ）、（ｂ））和ＣＮＣ／ＣＡ共混膜（（ｃ）、（ｄ））的皮层和断面的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｐｕｒｅＣＡｍｅｍｂｒａｎｅ（（ａ），（ｂ））ａｎｄＣＮＣ／ＣＡｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅ（（ｃ），（ｄ））２．２ＣＮＣ添加量对膜含水量及孔隙率的影响图３为添加不同含量ＣＮＣ对共混膜含水量和孔隙率的影响。从图３中可以看出，随着ＣＮＣ的加入，膜的含水率和孔隙率变化趋势是一致的，共混膜的含水量在ＣＮＣ含量为０．５％时达到最大值；而当ＣＮＣ含量为０．８％时，孔隙率达到最大值，相比纯ＣＡ膜从４０．８％提高到６６．４％，提高了２５．６％，说明当在共混膜中添加ＣＮＣ时，具有强亲水性的ＣＮＣ加速了相转化制膜过程中的瞬时相分离过程［１１］，使膜的孔隙率提高，通透性变好。２．３ＣＮＣ添加量对膜超滤性能的影响图４为不同含量的ＣＮＣ对ＣＡ共混膜的超滤性能的影响。由图４可知，随着ＣＮＣ含量的不断增大，共混膜的水通量呈先增大后减小的趋势，当ＣＮＣ含量为０．５％时，共混膜的水通量达到最大（７６．５６Ｌ·ｍ－２·ｈ－１），相比纯ＣＡ膜提高６４．７％，截留率均保持在９５％以上，这主要是因为表面富含大量羟基的ＣＮＣ与ＣＡ共混成膜后，膜表面以及孔内的羟基含量提高，改善了ＣＡ膜的疏水性，使其水通量大幅
ＣＮＣ对共混膜含水量和孔隙率的影响。从图３中可以看出，随着ＣＮＣ的加入，膜的含水率和孔隙率变化趋势是一致的，共混膜的含水量在ＣＮＣ含量为０．５％时达到最大值；而当ＣＮＣ含量为０．８％时，孔隙率达到最大值，相比纯ＣＡ膜从４０．８％提高到６６．４％，提高了２５．６％，说明当在共混膜中添加ＣＮＣ时，具有强亲水性的ＣＮＣ加速了相转化制膜过程中的瞬时相分离过程［１１］，使膜的孔隙率提高，通透性变好。２．３ＣＮＣ添加量对膜超滤性能的影响图４为不同含量的ＣＮＣ对ＣＡ共混膜的超滤性能的影响。由图４可知，随着ＣＮＣ含量的不断增大，共混膜的水通量呈先增大后减小的趋势，当ＣＮＣ含量为０．５％时，共混膜的水通量达到最大（７６．５６Ｌ·ｍ－２·ｈ－１），相比纯ＣＡ膜提高６４．７％，截留率均保持在９５％以上，这主要是因为表面富含大量羟基的ＣＮＣ与ＣＡ共混成膜后，膜表面以及孔内的羟基含量提高，改善了ＣＡ膜的疏水性，使其水通量大幅提高。随着ＣＮＣ含量的进一步增加，共混膜的水通量反而降低，截留率上升，这可能是由于过多的ＣＮＣ易产生团聚，堵塞膜孔。图３不同含量的ＣＮＣ对共混膜含水量和孔隙率的影响Ｆｉｇ．３ＥｆｆｅｃｔｏｆＣＮＣｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｏｆｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｓ图４不同含量的ＣＮＣ对共混膜超滤性能的影响Ｆｉｇ．４ＥｆｆｅｃｔｏｆＣＮＣｃｏｎｔｅｎｔｏｎｐｕｒｅｗａｔｅｒｆｌｕｘａｎｄｒｅｊｅｃｔｉｏｎｏｆｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米微晶纤维素增强改性聚脲/丙烯酸树脂复合涂膜的性能研究[J]. 王勇,宋慧娟,谢绍祥. 材料导报. 2015(06)
[2]聚醚砜/纤维素晶体共混膜材料及其超滤性能[J]. 唐焕威,张力平,刘江,赵广杰,秦竹,孙素琴. 高分子学报. 2010(04)
[3]不同粒径分布的纳米二氧化钛在醋酸纤维素超滤膜中的分散性能研究[J]. 湛含辉,曹江,龚兴艳,李小东. 功能材料. 2009(12)
[4]聚乙烯醇-醋酸纤维素共混超滤膜的制备与性能研究[J]. 邱运仁,张启修. 现代化工. 2001(10)
[5]醋酸纤维素的现状与发展趋势[J]. 梅洁,陈家楠,欧义芳. 纤维素科学与技术. 1999(04)
本文编号：3352158
【文章来源】：材料导报. 2016,30(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１纯ＣＡ膜（ａ）和不同ＣＮＣ含量（（ｂ）－（ｆ））的ＣＮＣ／ＣＡ共混膜支撑层的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．１ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓｕｐｐｏｒｔｌａｙｅｒｓｏｆｐｕｒｅＣＡｍｅｍｂｒａｎｅ（ａ）ａｎｄＣＮＣ／ＣＡｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣＮＣｃｏｎｔｅｎｔｓ（（ｂ）－（ｆ））
高了凝胶速度，加快相分离，使膜的大孔支撑层未完全成型就已经凝胶固化，导致孔隙变多和孔形状变化。图２纯ＣＡ膜（（ａ）、（ｂ））和ＣＮＣ／ＣＡ共混膜（（ｃ）、（ｄ））的皮层和断面的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｐｕｒｅＣＡｍｅｍｂｒａｎｅ（（ａ），（ｂ））ａｎｄＣＮＣ／ＣＡｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅ（（ｃ），（ｄ））２．２ＣＮＣ添加量对膜含水量及孔隙率的影响图３为添加不同含量ＣＮＣ对共混膜含水量和孔隙率的影响。从图３中可以看出，随着ＣＮＣ的加入，膜的含水率和孔隙率变化趋势是一致的，共混膜的含水量在ＣＮＣ含量为０．５％时达到最大值；而当ＣＮＣ含量为０．８％时，孔隙率达到最大值，相比纯ＣＡ膜从４０．８％提高到６６．４％，提高了２５．６％，说明当在共混膜中添加ＣＮＣ时，具有强亲水性的ＣＮＣ加速了相转化制膜过程中的瞬时相分离过程［１１］，使膜的孔隙率提高，通透性变好。２．３ＣＮＣ添加量对膜超滤性能的影响图４为不同含量的ＣＮＣ对ＣＡ共混膜的超滤性能的影响。由图４可知，随着ＣＮＣ含量的不断增大，共混膜的水通量呈先增大后减小的趋势，当ＣＮＣ含量为０．５％时，共混膜的水通量达到最大（７６．５６Ｌ·ｍ－２·ｈ－１），相比纯ＣＡ膜提高６４．７％，截留率均保持在９５％以上，这主要是因为表面富含大量羟基的ＣＮＣ与ＣＡ共混成膜后，膜表面以及孔内的羟基含量提高，改善了ＣＡ膜的疏水性，使其水通量大幅
ＣＮＣ对共混膜含水量和孔隙率的影响。从图３中可以看出，随着ＣＮＣ的加入，膜的含水率和孔隙率变化趋势是一致的，共混膜的含水量在ＣＮＣ含量为０．５％时达到最大值；而当ＣＮＣ含量为０．８％时，孔隙率达到最大值，相比纯ＣＡ膜从４０．８％提高到６６．４％，提高了２５．６％，说明当在共混膜中添加ＣＮＣ时，具有强亲水性的ＣＮＣ加速了相转化制膜过程中的瞬时相分离过程［１１］，使膜的孔隙率提高，通透性变好。２．３ＣＮＣ添加量对膜超滤性能的影响图４为不同含量的ＣＮＣ对ＣＡ共混膜的超滤性能的影响。由图４可知，随着ＣＮＣ含量的不断增大，共混膜的水通量呈先增大后减小的趋势，当ＣＮＣ含量为０．５％时，共混膜的水通量达到最大（７６．５６Ｌ·ｍ－２·ｈ－１），相比纯ＣＡ膜提高６４．７％，截留率均保持在９５％以上，这主要是因为表面富含大量羟基的ＣＮＣ与ＣＡ共混成膜后，膜表面以及孔内的羟基含量提高，改善了ＣＡ膜的疏水性，使其水通量大幅提高。随着ＣＮＣ含量的进一步增加，共混膜的水通量反而降低，截留率上升，这可能是由于过多的ＣＮＣ易产生团聚，堵塞膜孔。图３不同含量的ＣＮＣ对共混膜含水量和孔隙率的影响Ｆｉｇ．３ＥｆｆｅｃｔｏｆＣＮＣｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｏｆｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｓ图４不同含量的ＣＮＣ对共混膜超滤性能的影响Ｆｉｇ．４ＥｆｆｅｃｔｏｆＣＮＣｃｏｎｔｅｎｔｏｎｐｕｒｅｗａｔｅｒｆｌｕｘａｎｄｒｅｊｅｃｔｉｏｎｏｆｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米微晶纤维素增强改性聚脲/丙烯酸树脂复合涂膜的性能研究[J]. 王勇,宋慧娟,谢绍祥. 材料导报. 2015(06)
[2]聚醚砜/纤维素晶体共混膜材料及其超滤性能[J]. 唐焕威,张力平,刘江,赵广杰,秦竹,孙素琴. 高分子学报. 2010(04)
[3]不同粒径分布的纳米二氧化钛在醋酸纤维素超滤膜中的分散性能研究[J]. 湛含辉,曹江,龚兴艳,李小东. 功能材料. 2009(12)
[4]聚乙烯醇-醋酸纤维素共混超滤膜的制备与性能研究[J]. 邱运仁,张启修. 现代化工. 2001(10)
[5]醋酸纤维素的现状与发展趋势[J]. 梅洁,陈家楠,欧义芳. 纤维素科学与技术. 1999(04)
本文编号：3352158
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