TIPS法制备PVDF/EVOH共混微滤膜及结构调控

发布时间：2023-04-02 22:26

　　由于聚偏氟乙烯(PVDF)膜良好的化学稳定性和热稳定性及优异的抗紫外线和耐老化性能,所以PVDF经常用作膜材料。在膜分离过程中,PVDF膜的高疏水性使其易污染,从而限制了其在废水处理中的应用,因此,对PVDF膜进行亲水化改性十分必要。共混不仅可以有效改善膜的亲水性,而且影响成膜过程,结构调控简单易行,因此其经常用于膜改性的研究。聚乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)是一种具有亲水性乙烯醇和疏水性乙烯链段的半结晶性共聚物,其亲水性较强,机械强度较高,且热稳定性和化学性好。本文将采用共混和热致相分离(TIPS)技术,制备出亲水性强、机械强度高及抗污染性好的PVDF/EVOH共混膜。以三乙酸甘油酯(GTA)和高沸点有机物M作混合稀释剂,水和乙醇作萃取剂,水作凝固浴进行共混膜的制备。另外,以不同组成的平板膜为依据来制备中空纤维膜。通过改变EVOH的添加量及混合稀释剂的配比来实现膜结构的调控,最终获得膜结构与性能的演变规律。PVDF与EVOH的相容性较差,与纯膜相比,随着EVOH的加入,膜的断面结构变化不大,逐渐出现了轴向的纤维状物且数量不断增多。EVOH在PVDF膜内的分布相对均匀,随着EVOH添加...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
学位论文的主要创新点
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 概述
    1.2 膜分离技术
        1.2.1 膜概述及分类
        1.2.2 多孔膜特性及应用
        1.2.3 膜分离技术研究进展
    1.3 高分子微孔膜的制备方法
        1.3.1 非溶剂致相分离法
        1.3.2 热致相分离法
    1.4 TIPS法热力学和动力学基础
        1.4.1 TIPS法制膜的热力学基础
            1.4.1.1 液-液相分离热力学平衡相图
            1.4.1.2 固-液相分离热力学平衡相图
            1.4.1.3 综合平衡相图
        1.4.2 TIPS法制膜的热力学成膜机理
            1.4.2.1 成核生长机理
            1.4.2.2 旋节线分解机理
        1.4.3 TIPS法制膜的动力学成膜机理
            1.4.3.1 水力流动机理
            1.4.3.2 Ostwald熟化理论
            1.4.3.3 Brownian凝结理论
            1.4.3.4 重力诱导聚结理论
            1.4.3.5 聚结诱导聚结机理
        1.4.4 膜结构影响因素
            1.4.4.1 膜材料
            1.4.4.2 聚合物浓度
            1.4.4.3 稀释剂
            1.4.4.4 降温速率
            1.4.4.5 凝固浴
    1.5 膜材料的选择
    1.6 PVDF微孔膜材料的改性
        1.6.1 表面改性
        1.6.2 共聚改性
        1.6.3 共混改性
    1.7 本论文课题的提出及研究内容
        1.7.1 课题的提出及研究背景
        1.7.2 研究内容
        1.7.3 课题创新点
第二章 实验部分
    2.1 实验原料与仪器
        2.1.1 实验原料与试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 聚合物共混膜的制备
        2.2.1 PVDF/EVOH/GTA/M体系
            2.2.1.1 平板膜的制备
            2.2.1.2 中空纤维膜的制备
        2.2.2 PVDF/EVOH/PC/M体系
    2.3 聚合物/稀释剂体系相容性的判定
        2.3.1 溶解度参数法
        2.3.2 混合焓变法
        2.3.3 PVDF与EVOH的相容性表征
    2.4 聚合物/稀释剂体系相图的测定
        2.4.1 浊点曲线的测定
        2.4.2 动态结晶线的测定
    2.5 聚合物多孔膜的表征
        2.5.1 膜的形貌
        2.5.2 EVOH的分布
        2.5.3 膜的粗糙度和孔隙率
            2.5.3.1 粗糙度
            2.5.3.2 孔隙率
        2.5.4 结晶行为
            2.5.4.1 晶型
            2.5.4.2 结晶度
        2.5.5 膜的力学性能
        2.5.6 膜的亲水性和渗透性能
            2.5.6.1 亲水性能
            2.5.6.2 渗透性能
第三章 PVDF/EVOH/GTA/M体系成膜机理及膜结构与性能研究
    3.1 引言
    3.2 PVDF与EVOH相容性
    3.3 聚合物/稀释剂体系的相图
    3.4 PVDF/EVOH膜的结构表征
        3.4.1 膜形貌
            3.4.1.1 平板膜
            3.4.1.2 中空纤维膜
        3.4.2 膜的粗糙度
        3.4.3 膜的孔隙率
    3.5 EVOH的分布
    3.6 聚合物/稀释剂体系的结晶行为
    3.7 PVDF/EVOH膜的性能表征
        3.7.1 膜的力学性能
        3.7.2 膜的亲水性能
        3.7.3 膜的渗透性能
    3.8 本章小结
第四章 PVDF/EVOH/PC/M体系成膜机理及膜结构与性能研究
    4.1 引言
    4.2 聚合物/稀释剂体系的相图
    4.3 膜的结构表征
        4.3.1 膜形貌
        4.3.2 膜的孔隙率
    4.4 聚合物/稀释剂体系的结晶行为
    4.5 膜的性能表征
        4.5.1 膜力学性能
        4.5.2 膜的亲水性能
        4.5.3 膜的渗透性能
    4.6 本章小结
第五章 纺丝和后处理工艺对膜结构与性能的影响
    5.1 纺丝工艺参数的影响
        5.1.1 空气间隙
        5.1.2 卷绕速度
            5.1.2.1 卷绕速度对膜结构的影响
            5.1.2.2 卷绕速度对膜力学性能的影响
        5.1.3 纺丝温度
        5.1.4 芯液种类对膜结构与性能的影响
    5.2 后处理工艺对膜结构与性能的影响
        5.2.1 热处理对膜结构与性能的影响
            5.2.1.1 热处理温度对膜结构与性能的影响
            5.2.1.2 热处理时间对膜性能的影响
            5.2.1.3 热处理介质对膜性能的影响
        5.2.2 拉伸对膜结构与性能的影响
            5.2.2.1 拉伸倍数对膜结构与性能的影响
            5.2.2.2 拉伸温度对膜结构的影响
        5.2.3 膜干湿状态对膜结构与性能的影响
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3780083