聚丙烯中空纤维微孔膜热致相分离法制备及其性能测试

摘要

该文采用热致相分离法成功地制备出了聚丙烯中空纤维微孔膜,膜的外观较好,内外径均匀,粗细适中,孔径和孔径分布均较小,微孔的分布更为均匀.部分地克服了用熔融纺丝-冷却拉伸法制备的聚丙烯微孔膜的缺点.不仅丰富了疏水膜的形式,而且由于基生化和力学等方面的估异性能,为膜的应用开辟了更为广阔的领域.用扫描电镜观察了膜的结构,用称重法测定了膜的孔隙率,用纯水测定了膜在不同压力下的通量,并且利用滤速法计算得到了膜的平均孔径.通过比较不同条件下制备的聚丙烯中空纤维微孔膜的微观结构及其孔隙率、纯水通量和平均孔径,分别研究了稀释剂的种类、聚丙烯的初始浓度、体系的熔融温度、喷丝头温度、水浴冷却温度、卷绕速率、成核剂的种类和含量以及膜的冷拉伸倍率对膜性能的影响,并得到合适的膜制备条件.此外,还考察了不同压力下膜纯水通量的变化.通过测定膜对牛血清血蛋白的截留率,验证了所测膜平均孔径的准确性.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章绪论

1.1微滤过程概述

1.2微孔膜制备的工艺现状

1.2.1相转化湿法

1.2.2熔融纺丝-冷却拉伸法

1.2.3热致相分离法TIPS

1.3聚丙烯微孔中空纤维膜的应用领域

1.3.1超滤和微滤领域的应用

1.3.2聚丙烯中空纤维膜用于膜蒸馏

1.3.3气/液分离

1.4微孔中空纤维膜的表征

1.4.1电子显微镜

1.4.2泡点法

1.4.3压汞法

1.4.4滤速法

1.4.5截留分子量曲线测定法

1.5本文的研究思路及预期工作

第二章热致相分离法制备聚合物微孔膜的理论基础

2.1热致相分离法制备微孔膜的热力学基础

2.1.1二元体系的平衡相图

2.1.2 TIPS过程的相图

2.2热致相分离法制备微孔膜的成膜机理

2.2.1成核-生长机理

2.2.2 Spinodal分解机理

2.3热致相分离法制聚合物膜时膜材料、稀释剂及其浓度的选择

2.3.1膜材料的选择

2.3.2稀释剂的选择

2.3.3聚合物浓度的选择

2.3.4稀释剂的去除

第三章聚合物熔体溶液的纺丝工艺及其原理

3.1聚合物纺丝熔体溶液的流变性

3.1.1纺丝流体的剪切粘度

3.1.2.纺丝流体的拉伸粘度

3.1.3.纺丝流体的弹性

3.1.4与纺丝流体的成形性相关的其它因素

3.2聚合物熔体溶液的成形性

3.3聚合物熔体溶液的纺丝工艺

第四章聚丙烯中空纤维微孔膜的制备及膜性能的测试

4.1聚丙烯中空纤维微孔膜的制备条件及试剂的选择

4.1.1膜材料、制膜方法及冷却介质的选择

4.1.2稀释剂的选择

4.1.3膜形式的选择

4.1.4萃取剂的选择

4.1.5成核剂的选择

4.2聚丙烯中空纤维膜的制备

4.2.1实验所用试剂及材料

4.2.2聚丙烯中空纤维膜的制备步骤

4.2.3聚丙烯中空纤维膜的制备装置

4.3膜性能的测试与表征

4.3.1膜的宏观结构的观察

4.3.2膜孔隙率的测定

4.3.3膜孔径的测定

4.3.4膜形态和结构的观察

4.3.5膜截留率的测定

第五章结果与讨论

5.1各种因素对聚丙烯中空纤维膜宏观结构的影响

5.1.1喷丝头口径的影响

5.1.2纺丝液浓度的影响

5.1.3喷丝头温度的影响

5.1.4卷绕速度的影响

5.1.5纺丝压力的影响

5.1.6中空孔中通入氮气压力的影响

5.1.7空气纺程的影响

5.2各种因素对聚丙烯中空纤维膜微观结构的影响

5.2.1聚丙烯中空纤维膜的形态结构

5.2.2稀释剂对膜微观结构的影响

5.2.3聚丙烯的初始浓度对膜结构的影响

5.2.4冷却速率对膜结构的影响

5.2.5成核剂对膜形态的影响

5.2.6冷拉伸对膜形态的影响

5.3各种因素对聚丙烯中空纤维膜性能的影响

5.3.1稀释剂对膜性能的影响

5.3.2聚丙烯的初始浓度对膜性能的影响

5.3.3熔融温度对膜性能的影响

5.3.4喷丝头温度对膜性能的影响

5.3.5冷却浴温度对膜性能的影响

5.3.6卷绕速率对膜性能的影响

5.3.7成核剂对膜性能的影响

5.3.8室温下不同冷拉伸倍率对膜性能的影响

5.4不同压力下聚丙烯中空纤维膜的纯水通量

5.5膜截留率的测量

第六章结论

主要符号说明

参考文献

致谢