PMIA/PSF共混膜的制备及性能研究

摘要

聚砜(PSf)凭借其优异的物理化学性质，已经成为分离膜领域应用最广泛的基膜材料之一。为了提高PSf基膜的渗透性，最常用的方法是在PSf基体中加入水溶性大分子或者无机离子添加剂，虽然能提高膜的渗透通量和分离性能，但是改性之后膜的拉伸强度并没有得到明显提高。同时水溶性大分子添加剂还会在膜使用过程中缓慢溶出，污染水质，不符合涉水材料的要求。所以，在PSf基体中加入高强度高模量聚合物改善PSf基体力学性能的同时，又能提高膜的渗透性和分离性能的研究具有重要的意义。
　　本课题通过在聚砜—N，N-二甲基乙酰胺(PSf-DMAc)体系中，共混加入高强度、高模量聚合物—聚间苯二甲酰间苯二胺短纤(PMIA)，配制成PMIA/PSf/DMAc铸膜液，采用非溶剂致相分离法制备出PMIA/PSf共混膜。
　　首先，选用氯化钙为PMIA助溶剂，确定了最佳的助溶剂添加量为3％。采用非溶剂致相分离法制备平板膜，探讨了PMIA/PSf共混比和聚合物浓度对铸膜液粘度以及共混膜结构和性能的影响。结果表明:PMIA的加入，明显提高了共混膜的断裂强度、断裂伸长率、孔隙率和亲水性，共混膜纯水通量得到大幅提升，但BSA的截留率有所下降。
　　在共混平板膜研究基础上，纺制PMIA/PSf共混中空纤维膜。探讨了凝固浴温度、空气间隙、PMIA/PSf共混比以及聚合物浓度对中空纤维膜形态结构和性能的影响。结果表明:随着凝固浴温度的提高，膜断面出现大的泪滴状孔结构，膜断裂强度和断裂伸长率逐渐减低，膜孔隙率先增大后略微减小，纯水通量先增加后减小，凝固浴温度为65℃时，纯水通量最大，为153L/(m2·h)，BSA截留率先减小后增大;空气间隙不断增大时，中空纤维膜孔隙率逐渐增大，拉伸强度逐渐衰减，纯水通量先增大后减小，空气间隙为30mm时，纯水通量达到最大，为178L/(m2·h)，BSA截留率先减小后增大。随着PMIA含量逐渐增加，中空纤维膜断面大孔结构逐渐消失，膜孔隙率逐渐增大，断裂伸长率先增大后降低，纯水通量逐渐增大，BSA截留率降低。当聚合物浓度由18％增加到24％时，膜结构更加致密，拉伸性能明显提高，纯水通量降低，BSA截留率增加。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 膜分离技术简介

1．2 高分子分离膜材料的分类

1．2．1 纤维素衍生物类

1．2．2 聚砜类

1．2．3 含氟聚合物

1．2．4 乙烯类聚合物

1．2．5 聚烯烃类

1．2．6 聚酰胺类

1．2．7 聚酰亚胺(PI)

1．2．8 聚酯类

1．2．9 含硅聚合物

1．2．10 甲壳素类

1．3 分离膜改性方法

1．3．1 共混改性

1．3．2 表面改性

1．4 本课题研究的意义和内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

第二章 PMIA／PSf共混铸膜液流变性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料及设备

2．3 PMIA／PSf共混铸膜液的配制

2．3．2 不同配比共混铸膜液配制

2．3．3 铸膜液流变性分析

2．3．4 结果与讨论

2．4 本章结论

第三章 PMIA／PSf共混平板膜的制备及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 PMIA／PSf共混平板膜性能研究

3．3．1 PMIA／PSf共混体系相容性分析

3．3．2 水接触角分析

3．3．3 共混平板膜力学强度分析

3．3．4 共混膜形态结构测试

3．3．5 共混膜孑L隙率

3．3．6 共混膜纯水通量稳定性及截留率测试

3．4 结果与讨论

3．4．1 PMIA／PSf共混铸膜液相容性分析

3．4．2 水接触角分析

3．4．3 PMIA／PSf共混平板膜拉伸性能分析

3．4．4 SEM分析

3．4．5 孔隙率

3．4．6 PMIA／PSf共混比及聚合物浓度对膜性能的影响

3．5 本章结论

第四章 PMIA／PSf共混中空纤维膜的纺制及性能研究

4．1 引言

4．2 实验材料及方法

4．2．1 材料及设备

4．2．2 方法及过程

4．3 结果与讨论

4．3．1 凝固浴温度对中空纤维膜结构及性能的影响

4．3．2 空气间隙对中空纤维膜结构及性能的影晌

4．3．3 PMIA／PSf共混比对中空纤维膜结构及性能的影响

4．3．4 聚合物浓度对中空纤维膜结构及性能的影响

4．4 本章结论

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士期间研究成果

致谢