表面偏析法修饰聚合物膜的计算机模拟研究

发布时间：2025-03-18 06:37

　　膜分离是对多组分混合物进行分离与提纯的高效节能新技术,然而在膜分离过程中,蛋白质、油污等污染物容易形成连续的污染层覆盖在膜的表面,降低分离效率。利用表面偏析方法修饰多孔膜来改善其防污性能是膜科学的研究热点,目前在实验上已取得一定的技术进展,但在分子水平上对膜材料表面的化学结构、表面偏析的机制仍未完全了解。借助计算机模拟的手段来探究成膜的机理则可以从微观上解释实验现象,探究其成膜的影响因素,预测实验结果,实现功能材料的分子设计。本文采用耗散粒子动力学(DPD)模拟的方法,研究高分子在非溶剂诱导相分离(NIPS)下的自组装行为,深入研究相分离过程的形貌变化、表面偏析和NIPS的机理。首先,采用把良溶剂替换为非溶剂的方式,研究了NIPS法制备三嵌段共聚物均孔膜的强制表面偏析过程。该共聚物包含疏水性的醋酸纤维素(CA)嵌段、亲水性的聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)嵌段和低表面能聚甲基丙烯酸六氟丁酯(PHFBM)嵌段。结果表明,均孔结构仅在聚合物浓度为15～40%时才能形成。不同的PHFBM/PEGMA嵌段比例会引起不同程度的相分离。PEGMA嵌段的存在促使低表面能PHFBM嵌段向膜表面的偏析。...

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图1-1各种计算机模拟方法所处的空间和时间尺度Figure1-1Thespatialandtimescalesofvarioussimulationmethods

图1-1各种计算机模拟方法所处的空间和时间尺度Figure1-1Thespatialandtimescalesofvarioussimulationmethods.1DPD模拟方法DPD是一种基于粗粒化的介观模拟方法，由Koelman与Hoog....

图1-2相分离法制备聚合物膜的工艺流程

3.2相分离法制备聚合物膜分离膜的制备方法决定了膜的孔径分布和其应用领域。分离膜的制备可分为物理和学两种方法。其中物理方法只需要改造材料的机械性质，不需要对材料进行化学改性，此较为灵活可控，可操作性也高。物理法主要包括拉伸法、径迹蚀刻法[61]以及相分离等。相分离法的原理是在环....

图1-3经NIPS过程形成的嵌段共聚物非对称均孔膜的表面和截面SEM图

华南理工大学硕士学位论文溶液使之挥发，最后浸入在水中进行固化。其工艺由于具有简单易操作，低能耗等而被广泛使用。与使用均聚物作为成膜材料相比，使用共聚物作为成膜材料时，最终会得到上表层序的均孔结构、下层为无序的“海绵”状结构的不对称膜（图1-3）。这种方法把嵌段物的自组装过程与....

图1-4VIPS法制备PPO-PEO-PPE三嵌段共聚物接枝PVDF膜的过程

第一章绪论行冷却，在降温过程中体系会发生液-液相分离和固-液相分离[70]，通过萃取稀释剂即获得具有微孔结构的聚合物膜。TIPS法的成孔过程很大程度上受温度的影响，基于不的降温速率和聚合物浓度可以获得各同向性、各异向性、开孔、闭孔等微观结构。TIPS由于没有NIPS法中溶....

本文编号：4036156