【摘 要】
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聚丙烯腈(PAN)因其良好的物化性能,PAN基微孔膜己被广泛应用于透析[1]、超滤[2]、渗透汽化[3]等领域.由于PAN熔点高于分解温度,加热时未经熔融就己交联环化,常采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备PAN基微孔膜.NIPS法需要使用大量强极性有毒溶剂,造成资源浪费与环境污染.此外,还存在工艺复杂、控制参数多、膜结构不易控制等问题.热致相分离(TIPS)法[4]因其具有孔隙率高、孔径分布窄、
【机 构】
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省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,天津工业大学,材料科学与工程学院,天津,300387
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聚丙烯腈(PAN)因其良好的物化性能,PAN基微孔膜己被广泛应用于透析[1]、超滤[2]、渗透汽化[3]等领域.由于PAN熔点高于分解温度,加热时未经熔融就己交联环化,常采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备PAN基微孔膜.NIPS法需要使用大量强极性有毒溶剂,造成资源浪费与环境污染.此外,还存在工艺复杂、控制参数多、膜结构不易控制等问题.热致相分离(TIPS)法[4]因其具有孔隙率高、孔径分布窄、力学性能好等优点,受到了普遍关注.徐志康等人[5-6]分别采用二甲基砜和甘油、二甲基砜和不同分子量的聚乙二醇作为复配稀释剂,首次采用TIPS法制备出了片状、针状、蜂窝状孔结构的PAN基平板微孔膜.韩娜等人[7-9]分别以γ-丁内酯和三乙酸甘油酯、碳酸乙烯酯和柠檬酸三乙酯为复配稀释剂,TIPS法制备了系列树枝状结构的丙烯腈-丙烯酸甲酯(AN-MA)微孔膜.TIPS法制膜过程中由于聚合物结晶、固化阻止了液液分相过程,容易出现封闭孔.相比较于PAN,AN-MA的有序区比例降低,降温过程不易结晶,液-液分相过程得以充分发展,有利于形成连通孔结构.柔性第二单体MA的引入,微孔膜的断裂伸长率也有所增加.但PAN类聚合物中大量存在的极性氰基(-CN)会使微孔膜形成致密皮层.结合溶胶凝胶工艺[10],既可以改善致密皮层又能有效避免纳米粒子的团聚.Liang[11]等利用溶胶凝胶法制备了PVDF/SiO2复合膜,纳米粒子的存在增强了膜孔的连通性,复合膜的纯水通量由300 L/m2·h增加到920.6 L/m2·h.Yu[12]等利用溶胶凝胶工艺制备了PVDF/SiO2复合中空纤维膜,断裂强度由1.61 MPa增加到2.39 Mpa.本文以自制的可熔融AN-MA为基体,碳酸乙烯酯(EC)和低毒环保的三甘醇二乙酸酯(TEGDA)为复配稀释剂,正硅酸乙酯(TEOS)为添加剂,采用TIPS法与溶胶凝胶工艺制备SiO2杂化微孔膜.详细研究稀释剂配比、聚合物浓度和TEOS加入量对微孔膜结构和性能的影响.
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