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与传统的分离技术相比,膜分离技术具有设备简便、操作简单,能耗低等优点;醋酸纤维素(CA)来源广泛,价格低,具有良好的成膜性且膜性能良好等优点;另外,随着科学技术的发展,响应机制越来越受到人们的青睐,例如温度响应机制、pH响应机制、压力响应机制、光响应机制等。具有响应机制的膜能够通过改变体系条件而使膜孔径改变,因此具有响应能力膜的合成具有广阔的发展前景。 F127为聚氧乙烷和聚氧丙烷聚合而成的嵌段聚合物(PEO100-PPO65-PEO100),甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)具有温度和pH响应性。本研究中用再生原子转移自由基聚合法合成了F127-b-PDMAEMA改性嵌段聚合物,通过浸没沉淀相转化法制备出CA膜和F127-b-PDMAEMA改性的CA膜,并研究了膜孔结构、亲水性能、机械性能以及响应性能。 实验结果表明,用F127-b-PDMAEMA改性过的CA膜的膜孔随着改性物质的量的增多膜孔变小但是密度变大,孔隙率由64.5%增加到85.5%,膜表面的亲水性随着改性物质的增加而变大,水接触角由原来的87.0°降低到65.0°;并且膜的机械性能也增加了,拉伸强度由原来的30.3%增加到87.5%。另外,膜的温度和pH响应性能良好:对于用配比为5.3%(F127-b-PDMAEMA与CA的质量比)的F127-b-PDMAEMA改性的膜,温度从25.0℃上升到75.0℃,水通量由常温的110.0 L/h m2增长到145.3L/hm2; pH从2.0变化到14.0,水通量由110.0L/hm2增长到147.5L/hm2。 此外,本研究中亦将F127与具有温度响应的单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)用相同的方法聚合成改性嵌段物质F127-b-PNIPAm,与CA膜共混,制备出具有温度响应性的CA膜,并对其机械性能、响应性能做了测试。 测试结果表明,用F127-b-PNIPAm改性的CA膜的机械性能和孔隙率均有所增加,并且具有良好的温度响应性:对于用配比为5.3%(F127-b-PDMAEMA与CA的质量比)的F127-b-PNIPAm改性的膜,温度从25℃升至75℃,水通量由室温下的110.3 L/hm2增长到137.3 L/h m2;由于NIPAm单体中N元素上有氢,使氨基质子化较难使得改性膜无pH响应性。尽管用F127-b-PNIPAm改性的CA膜有良好的机械性能与温度响应性能,但与用F127-b-PDMAEMA改性的CA膜相比,性能稍差,因此制备具有温度、pH响应的CA膜,用F127-b-PDMAEMA作为改性物质,效果最佳。