基于PP针刺毡为基底的PU/PP复层型过滤膜的研究

摘要

复合材料具有任何单一材料所无法比拟的优势，是目前及至将来过滤材料的必然发展趋势。聚丙烯针刺非织造布作为过滤材料有着良好的理化性能以及广阔的应用前景，但若要将非织造布应用于更精细的过滤使用，则仍需要利用高分子聚合物复合的方式达到。本课题是在掌握聚氨酯合成及致孔的工艺基础上，对经单侧热压烫平处理后的聚丙烯针刺毡进行进一步复合处理，采用聚氨酯多孔膜与聚丙烯针刺毡层压复合和直接聚氨酯乳液涂层复合的方式，制得以PP针刺毡为基底的PU/PP复层型过滤膜，并对PU/PP复层型过滤膜的性能进行了初步的探究。
　　聚氨酯多孔膜的制备及其性能研究表明，扩链剂用量对聚氨酯乳液及其膜有较大的影响。当BDO与PTMG摩尔比为3∶1时，聚氨酯膜的接触角达到最小，但聚氨酯乳液的黏度增至最大值3452.08mPa·s，同时聚氨酯膜的拉伸性能也达到了最大。选用乙二醇小分子致孔剂可使聚氨酯膜具有较高的孔隙率，透湿性以及拉伸性能，而通过将聚乙二醇-200与乙二醇混合做致孔剂的方法，聚氨酯多孔膜的透湿性则进一步提高到4707.8g/(m2·d)，其接触角也有一定改善但程度较小。
　　采用干法、湿法的成膜方式以及层压、涂层的复合方式，制备了四种PU/PP复层过滤膜。研究发现，层压制备的复合过滤膜表面均匀，干法的膜表面孔与孔之间相互连通，表面孔隙率极高，因而干法层压制备的PU/PP复层过滤膜的浸润性也较好。此外PP针刺毡的毛细效应促使PU/PP过滤膜也呈现较好的导水性，但会随厚度的增加而明显下降。层压法制备的PU/PP复层膜具有很高的水通量，其最高水通量可达2729L/(m2·h)。由于两者界面间结合力小，聚氨酯膜不能对PP针刺毡的强力其到辅助作用，复层膜的力学性能主要依赖于针刺毡本身的机械性能。
　　涂层法制备的PU/PP复层过滤膜表面的形貌，其表面更为粗糙，且孔径更小，数量较少，浸润性也相对较差。且涂层法会使聚氨酯乳液渗入到PP针刺毡的缝隙中，占据PP纤维间的空隙，从而削弱PP针刺毡本身的导水性。从而也间接影响了PU/PP复层膜的渗水性，涂层得到的复层膜其水通量最大值仅为382.17L/(m2·h)。但涂层法能加强PU与PP之间的截面结合力，从而提高PU/PP复层型过滤膜的强力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 微孔过滤膜简介

1．3 微孔制备机理研究

1．3．1 充填机理

1．3．2 形变机理

1．3．3 相变机理

1．4 聚氨酯膜研究现状

1．5 针刺非织造过滤材料简介

1．6 非织造布与聚合物复合的研究现状

1．7 论文的研究目的、意义、研究内容及创新性

1．7．1 论文研究的目的、意义

1．7．2 主要研究内容

1．7．3 论文的创新性

第二章 聚氨酯多孔膜的制备及其性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料与药品

2．2．2 实验仪器

2．3 聚氨酯乳液合成其多孔膜的制备

2．3．1 合成反应原理

2．3．2 聚氨酯乳液合成

2．3．2 聚氨酯多孔膜制备

2．4 测试与表征

2．4．1 二正丁胺-盐酸滴定法测定异氰酸酯基团含量

2．4．2 表观黏度

2．4．3 FTIR-ATR

2．4．4 表观形态

2．4．5 透湿性

2．4．6 浸润性

2．4．7 吸水性能

2．4．8 拉伸性能

2．5 结果与讨论

2．5．1 扩链剂BDO用量的影响

2．5．2 致孔剂分子量与用量的影响

2．5．3 致孔剂混合比例的影响

2．6 本章小结

第三章 层压法制备PU／PP复层型过滤膜及其性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器

3．3 层压法制备PU／PP复层型过滤膜

3．3．1 干法成膜／层压工艺

3．3．2 湿法成膜／层压工艺

3．4 测试与表征

3．4．1 表观形态

3．4．2 厚度测试

3．4．3 浸润性

3．4．4 导水性

3．4．5 水通量

3．4．6 拉伸性能

3．5 结果与讨论

3．5．1 层压法PU／PP复层型过滤膜SEM分析

3．5．2 层压法PU／PP复层型过滤膜厚度分析

3．5．3 层压法PU／PP复层型过滤膜浸润性分析

3．5．4 层压法PU／PP复层型过滤膜导水性分析

3．5．5 层压法PU／PP复层型过滤膜水通量分析

3．5．6 层压法PU／PP复层型过滤膜力学性能分析

3．6 本章小结

第四章 涂层法制备PU／PP复层型过滤膜及其性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验仪器

4．3 涂层法制备PU／PP复层型过滤膜

4．3．1 干法成膜／涂层工艺

4．3．2 湿法成膜／涂层工艺

4．4 测试与表征

4．4．1 表观形态

4．4．2 厚度测试

4．4．3 浸润性

4．4．4 导水性

4．4．5 水通量

4．4．6 拉伸性能

4．5 结果与讨论

4．5．1 涂层法PU／PP复层型过滤膜SEM分析

4．5．2 涂层法PU／PP复层型过滤膜厚度分析

4．5．3 涂层法PU／PP复层型过滤膜浸润性分析

4．5．4 涂层法PU／PP复层型过滤膜导水性分析

4．5．5 涂层法PU／PP复层型过滤膜水通量分析

4．5．6 涂层法PU／PP复层型过滤膜力学性能分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果