制膜条件对聚偏氟乙烯%2f酚酞型聚醚砜共混膜性质的影响 (1)

第３１卷第４期

２０１０年７月吉首大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉｓｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）ＶＯＬ３１Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ．２０１０文章编号：１００７—２９８５（２０１０）０４—００９８—０５

制膜条件对聚偏氟乙烯／酚酞型

聚醚砜共混膜性质的影响。

朱士龙１，张俊生１，李勇～，武利顺２，段友构１

（１．吉首大学化学化工学院，湖南吉首４１６０００；２．东华大学材料科学与工程学院，上海２０００５１）

摘要：采用酚酞型聚醚砜（ＰＥＳ－Ｃ）为共混材料，以二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）为溶剂，加入有机添加荆（ＰＶＰＫ３０和ＰＶＰＫ９０）和无机添加剂（无水Ｌｉｃｌ）制备了聚偏氟乙烯／酚酞型聚醚砜共混平板膜．改变预蒸发时间和制膜液温度，考察了共混膜的收缩率和水通量．结果表明：在ＰＶＰ质量分数为５％时，共混膜的收缩率最低，水通量达到最大值；共混膜的水通量随着预蒸发时间、凝固浴温度、压力的变化而发生变化．

关键词：共混膜；聚偏氟乙烯；酚酞型聚醚砜；收缩率；水通量

中图分类号：０６４８；ＴＱ０２８．８文献标志码：Ｂ

膜分离技术是当代最先进的化工分离技术之一．由于其高效、节能和工艺简单等特点，正在取代一些旧的单元操作．此外，由于在节能、水资源开发、环保、化工等方面具有相当强的技术优势，现已被广泛应用于污水处理、海水淡化、超纯水及饮用水生产、医疗、生物化工、制药、食品工业及石油化工中［１］．

聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）是一种半结晶性聚合物，它具有良好的耐溶剂性和抗水解性，可耐许多酸、碱的化学腐蚀，热稳定性很好，可经受住１３８℃的蒸汽消毒．另外，聚偏氟乙烯制得的膜不易堵塞，易清洗，是食品工业、医药工业、生物工程下游产品分离用的较理想的膜材料．由于ＰＶＤＦ的强疏水性，ＰＶＤＦ微孔膜是适用于膜蒸馏和膜吸收等杂化膜过程的理想材料Ｅ２］．ＰＶＤＦ膜在干燥过程中会产生大量的收缩，使空隙率、平均孔径降低．鉴于ＰＶＤＦ膜存在的缺陷，通常可通过改性以提高其使用性能［３］．共混是改善聚合物性能最简洁而有效的方法．本研究采用酚酞型聚醚砜（ＰＥＳ－Ｃ）为共混材料．因为ＰＥＳ－Ｃ具有良好的尺寸稳定性和化学稳定性，可以提高膜的抗收缩性能．实验结果表明，共混膜的收缩性得到明显改善，并且水通量在共混比为９：ｌ时达到最大．笔者还对不同的添加剂、凝固浴温度、预蒸发时间、温度以及压力等其他条件进行了研究，寻找相应条件下膜水通量的变化规律．

１实验部分

主要仪器：ＤＦ一１０１Ｓ型集热式恒温磁力搅拌器（巩义市予华仪器有限公司）；赛多利斯Ｖｉｖａｆｌｏｗ５０超１．１仪器及试剂滤器（上海摩速科学器材有限公司）．

－收稿日期：２０１０—０５—１３

基金项目：湖南省科技计划项目（２００６ＧＫ４０１２）

作者简介：朱士龙（１９８６～），男，山东省临沂市人，吉首大学化学化工学院硕士研究生，主要从事材料化学分析及研究通讯作者：段友构（１９５４一），男，吉首大学化学化工学院教授，硕士生导师．Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｙ］１１０１５＠ｓｉ舰ＣＯＩ＇ｌ＇ｋ

第４期朱士龙，等：制膜条件对聚偏氟乙烯／酚酞型聚醚砜共混膜性质的影响９９

主要试剂：聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ，特性粘数为１．６７ｄＬ／ｇ，上海有机材料研究所）；酚酞型聚醚砜（ＰＥＳ－Ｃ，特性粘数为０．６６ｄＬ／ｇ，徐州工程塑料厂）；聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ

量分数不低于９９．０％，天津市福晨化学试剂厂）．

１．２实验方法

１．２．１共混溶液的制备将一定量的聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）、酚酞型聚醚砜（ＰＥＳ－Ｃ）、聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰＫ３０，ＰＶＰＫ３０，ＰＶＰＫ９０）；无水ＬｉＣＩ（分析纯，天津市光复精细化工研究所）；二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；丙三醇（质Ｋ９０）或无水ＬｉＣｌ和溶剂二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）Ｂ１人烧瓶中，先在４０℃加热３０ｍｉｎ，搅拌器转速为２００ｒ／ｍｉｎ左右，使聚合物充分溶胀．然后升温至７５℃，搅拌器转速升为３００ｒ／ｍｉｎ左右，充分搅拌６ｈ左右，使聚合物充分溶解．待聚合物溶解后，将得到的溶液放在６０℃的烘箱中静置脱泡．

１．２．２膜的制备将玻璃板和玻璃棒用洁净的抹布擦净，并与铸膜液的温度保持一致．在玻璃棒两端缠上几圈细铜丝，将铸膜液倒在玻璃板的一端，用玻璃板均匀用力推到玻璃板另一端，使其形成一层均匀的液膜，预蒸发３０Ｓ后（温度在室温２０℃下），浸入到水浴中．将溶液单独取６份，分别在预蒸发时间３０，９０，１８０ｓ、凝固浴温度２０，４０，６０℃浸入到水浴中．待到初生膜从玻璃板上漂浮上来以后，用蒸馏水充分洗涤、浸泡，直到溶剂清洗干净．将膜浸在蒸馏水中２４ｈ，浸泡过程中换２～３次水，然后将干净的膜浸到体积分数为４０％的甘油水溶液中８ｈ以上进行保孔处理．将所得到的膜各剪下一小块，留作测膜的收缩率，剩余的膜在６０℃下烘干，作测水通量之用．

２结果与讨论

２．１膜的性能测试，

２．１．１收缩率测定剪一块面积为４×１０叫ＩＴｌ２的未烘干的正方形膜，在６０℃下烘干，再量取膜的长度和宽度，按文献［４］公式计算收缩率．

２．１．２水通量测定水通量在赛多利斯Ｖｉｖａｆｌｏｗ５０超滤器上进行，工作压力０．０６ＭＰａ，温度２０℃．先将膜预压２０ｍｉｎ，当水通量稳定后再计算水通量．计算公式参见文献［４］．因为经过干燥后的膜结构是不稳定的，开始时膜的水通量会很大，随着测试时问的延长，水通量会快速下降．这是由于测试时在压力的作用下膜会被压实，使膜孔收缩．而导致孔隙率降低，使水通量降低．当预压超过２０ｍｉｎ后，膜结构已基本稳定．２．２影响膜收缩率的因素

２．２．１共混比对膜收缩率的影响改变酚酞型聚醚砜ＰＥＳ－Ｃ的加人量，按膜的制备方法制备共混膜，测定其收缩率，结果如图１所示．

由图１可以看出，随着酚酞型聚醚砜ＰＥ孓Ｃ的

加人，较大程度地降低了聚偏氟乙烯／酚酞型聚醚砜

共混膜的收缩率．开始时收缩率降低很大，但当

ｍＰＶＤＦ：ｍ赋低于８：２（即ＰＥ孓Ｃ质量分数大于

２０％）后，膜的收缩率降低很少．这是由于ＰＶＤＦ与

ＰＥＳ－Ｃ的玻璃化温度不同，ＰＥＳ－Ｃ的玻璃化温度

２２０℃，而ＰＶＤＦ的玻璃化温度为一３０℃［５］，在室温

下ＰＶＤＦ处于高弹态而烘干易收缩，但ＰＥＳ－Ｃ则处

ｗ（ＰＥＳ—Ｃ１／％于玻璃态，其分子保持着良好的刚性，室温时构象不

能自由的改变，所以它不易发生形变．这样当ＰＥＳ－Ｃ

加入到ＰＶＤＦ中制成共混平板膜时，将对ＰＶＤＦ分图１共混比对膜收缩率的影响

子起到加固作用，能有效的降低膜的收缩率Ｆｓ－－引．

２．２．２致孔添加剂ＰＶＰＫ３０对膜收缩率的影响影响结果如图２所示．由图２可以看出，随着致孔剂的加入膜的收缩率明显降低，当ＰＶＰＫ３０质量分数大于２．５％后收缩率下降趋势减缓．当初生膜浸入凝固浴时，由于ＰＶＤＦ和ＰＥＳ－Ｃ都具有较强的疏水性能，铸膜液和凝固浴之间的过饱和度较高，在膜的皮层会固定较大的内应力，膜干燥时就会产生较大的收缩‘６１．由于ＰＶＰＫ３０的亲 …… 此处隐藏：7421字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……