高强度复合型PVDF中空纤维膜制备研究

摘要

本文以普通PVDF中空纤维膜为基膜，以涤纶纤维编织增强层，通过PVDF涂膜液涂敷的方法，制备得到了高强度复合型PVDF中空纤维膜，并进行了面向工业生产应用的连续化生产工艺设计。 论文研究了高强度复合型PVDF中空纤维膜涂膜液中PVDF浓度、PVP浓度、涂膜液涂敷温度、凝固浴中乙醇含量以及纤维增强层中纤维支数对膜形貌结构、孔隙率、平均孔径、纯水通量、爆破强度及断裂拉伸强度的影响。研究结果表明：纤维增强层位于中空纤维基膜与涂层之间，三者结合紧密，涂层呈较薄的致密结构。随着PVDF浓度的增加，高强度中空纤维膜平均孔径与纯水通量下降，爆破强度增强，而断裂拉伸强度变化较小；随着PVP浓度的增加，平均孔径与纯水通量呈上升趋势，爆破强度与断裂拉伸强度均随之下降；涂膜液涂敷温度上升，平均孔径与纯水通量逐渐降低，而爆破强度与断裂拉伸强度则无明显变化；凝固浴中乙醇含量增多，平均孔径、纯水通量、爆破强度及断裂拉伸强度均呈增大趋势；纤维增强层中纤维支数增多，平均孔径增大，纯水通量反而下降，膜爆破强度与断裂拉伸强度均呈近似直线关系增强；对于孔隙率，纤维支数为控制因素，随其增多而有较明显的上升，其他因素影响较小。 此外，本文对工业化生产所需关键设备-涂膜喷头进行了独特设计，对现有的线带编织设备进行改造，使其成为适应本生产流程的纤维增强层编织装置，并提出了完整的高强度PVDF中空纤维膜生产工艺流程。 研究表明：利用纤维编织纤维增强层制备高强度PVDF中空纤维膜的方法切实可行，所得中空纤维膜最高断裂拉伸强度达60MPa以上，爆破强度达0.55MPa以上，且易于实现工业化生产。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章文献综述

1.1聚偏氟乙烯中空纤维膜研究进展

1.1.1聚偏氟乙烯性质

1.1.2聚偏氟乙烯中空纤维膜制备技术及成膜机理

1.1.3聚偏氟乙烯中空纤维膜制备过程影响因素研究进展

1.1.4聚偏氟乙烯中空纤维膜改性研究进展

1.2高强度中空纤维膜研究进展

1.3课题的提出及工作思路

第二章高强度PVDF中空纤维膜的制备与性能表征

2.1实验试剂及设备

2.1.1实验试剂

2.1.2实验仪器及装置

2.2高强度复合型PVDF中空纤维膜的制备

2.3高强度复合型中空纤维膜性能及结构表征

2.3.1纯水通量测试

2.3.2孔隙率测试

2.3.3平均孔径及孔径分布的测试

2.3.4拉伸强度测试

2.3.5爆破强度测试

2.3.6截面形貌结构表征

第三章结果与讨论

3.1 PVDF浓度对高强度膜结构和性能的影响

3.1.1高强度膜形貌结构表征

3.1.2 PVDF浓度对高强度膜性能的影响

3.2 PVP浓度对高强度膜结构和性能的影响

3.2.1高强度膜形貌结构表征

3.2.2 PVP浓度对高强度膜性能的影响

3.3涂膜液温度对高强度膜结构和性能的影响

3.3.1高强度膜形貌结构表征

3.3.2涂膜液温度对高强度膜性能的影响

3.4凝固浴组成对高强度膜结构和性能的影响

3.4.1高强度膜形貌结构表征

3.4.2凝固浴组成对高强度膜性能的影响

3.5纤维支数对高强度膜结构和性能的影响

3.5.1高强度膜形貌结构表征

3.5.2纤维支数对高强度膜性能的影响

3.6高强度PVDF中空纤维膜拉伸性能分析

第四章工业生产用连续化生产工艺设计

4.1生产工艺流程设计

4.1.1高强度复合型中空纤维膜生产流程

4.1.2基膜的制备

4.1.3纤维加强层及涂层的制备

4.2关键设备设计与改造

4.2.1涂膜喷头的设计

4.2.2纤维编织机械选择与改造

4.3膜产品指标控制

第五章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢