温敏型两亲性聚合物改性PVDF超滤膜性能的研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dongjun1964
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聚偏氟乙烯(PVDF)是一种常用的膜材料,在许多领域有着广泛的应用,例如:蛋白质分离、水处理等。但PVDF膜具有较强的疏水性,易被蛋白质类物质污染,限制了它在分离领域的应用。另外,PVDF膜不具有智能分离性,因此在分离不同分子量物质时,需要使用几个不同孔径的膜多次过滤,不仅分离效率低,同时也增加了分离的成本。本研究在系统研究温敏膜制备方法的基础上,以温敏型两亲性聚合物与PVDF膜材料进行共混,制备具有温度响应性能的温敏超滤膜。首先,本文以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)为单体、以叔丁醇为溶剂,改变单体NIPAAm/PEGMA的质量比及不同的反应条件合成了具有不同温敏性能的聚合物P(NIPAAm-co-PEGMA)(记为NPGs)。采用凝胶色谱仪、核磁共振仪、红外光谱及紫外光谱等对产物进行表征,考察了反应时间、反应溶剂、反应温度及反应物比例对温敏型两亲性聚合产物温敏性能的影响,结果表明,以叔丁醇为溶剂、在88℃反应6h以上时效果最佳,不同单体比例所得聚合物的水溶液具有不同的最低临界溶解温度(LCST)。其次,以合成的温敏型两亲性聚合物NPGs对聚偏氟乙烯膜材料进行共混改性,研究了聚合物NPGs中亲水单体的含量及共混膜中NPGs的含量对温敏超滤膜的改性效果。采用差示扫描量热仪考察了温敏型两亲性聚合物与聚偏氟乙烯膜材料的相容性,利用扫描电镜及原子力显微镜观察了共混温敏超滤膜的表面及断面形态结构,随着聚合物中单体PEGMA含量的增加,共混膜的结构由纯PVDF膜典型的指状孔结构转变为大空腔结构。通过纯水接触角仪研究了超滤膜的表面亲水特性,研究表明,共混膜的接触角均比纯膜小,说明亲水性得到提升。以不同温度下膜的纯水通量及不同温度下对不同分子量物质的截留性能的测试研究了膜的温敏性能,结果表明:随着温度的升高或是聚合物中PEGMA含量的增加,共混超滤膜的水通量明显增加。当温度从10℃升高至60℃的过程中,同一个共混膜对不同分子量物质的截留率变化显著。对超滤膜进行污染实验对比了聚偏氟乙烯膜和共混膜的抗污染能力。最后,优选改性效果较好的温敏型两亲性聚合物,与聚偏氟乙烯膜材料共混,研究了制膜工艺条件对膜性能的影响。通过聚偏氟乙烯铸膜液及共混温敏铸膜液体系流变性能的测试,考察了不同温度下铸膜液的粘度特性。通过孔径、孔隙率、不同温度下水通量及截留率的测试,考察了凝固浴温度对改性共混膜温敏性能的影响。结果表明,凝固浴温度不同,膜孔结构不同,温敏响应性能不同。
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