酯类致孔添加剂对制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜影响的研究

摘要

本文选用酯类成孔添加剂，讨论了溶剂、不同成孔添加剂、成孔添加剂DBP的含量、固化浴温度以及成膜浴的组成配比对所成膜的性能和微观形态的影响，通过对微孔膜微观和多项宏观性能的表征，分析了每种因素对最终膜产品性能的影响情况，从每项影响因素中选取了制得最佳膜性能的条件和工艺，综合所有最佳的制膜条件，再进行对制取微孔膜性能和微观形态影响的研究。
　　 为了选取最佳的制膜溶剂，使用了四种不同的溶剂，研究它们分别对所成膜性能的影响，结果显示以DMSO为溶剂的膜所形成的空穴结构贯穿整个膜层，空穴本身具有一定的规整性且沿水平方向依次排开;以NMP为溶剂的膜的空洞结构没有贯穿整个膜层，在距离膜的下表面处为一定厚度的海绵状结构;以DMAC为溶剂的膜在靠近膜上表面处形成不规则的空洞结构，在距离膜的下表面处为海绵状结构;以DMF为溶剂的膜内部结构比较统一，不存在空洞或者缺陷结构，整体为海绵状结构。
　　 使用三种非水溶性酯类成孔添加剂，对它们所成膜的表征表明:按照致孔添加剂DMP，DBP，DOP的顺序，膜的表面微孔孔径逐渐增大，断面微孔孔径增大的同时，上表面处的柱状微孔孔径增大且变长，甚至变为大的空洞结构;致孔剂DBP所得的膜，其表面微孔孔径在0.5μm左右，且微孔比较规整和分布的非常均匀。致孔剂DBP含量的增加，所得膜的表面微孔孔径增大的同时表面孔隙率也伴随着增大，膜内部断面微孔孔径增大，且距膜上表面处柱状空穴的长度增长，直径增大;且柱状空穴的直径约为胞腔直径的6到8倍。
　　 最后研究了固化浴温度及成膜浴组成对所成膜性能的影响，结果表明:固化浴温度越高，所得膜的厚度就越厚，平均微孔孔径就越大，孔隙率也越高，但是拉伸强度降低，膜内部微孔的贯通性增强，膜的水通量增大;固化浴温度为45℃时，所得膜的表面微孔为非常规则的圆形孔。成膜浴中相应的酯类成孔剂含量越高，所成膜的表面微孔孔径越小且微孔数量减少，所成膜的断面柱状微孔的直径减小且长度变短，柱状微孔自身规则性增强且沿水平方向排列的规整性增强，成膜浴中酯和丙酮溶液的配比比例应在15∶85和30∶70的比例之间。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 PVDF微孔膜的研究概况

1．1．1 PVDF树脂简介

1．1．2 PVDF微孔膜的发展历史

1．1．3 PVDF微孔膜的研究现状

1．2 PVDF微孔膜的实践应用领域

1．2．1 PVDF膜在医疗领域之中的应用

1．2．2 PVDF膜在水分离纯化当中的使用

1．2．3 PVDF微孔膜作为电解质隔膜的应用研究

1．3 制备PVDF微孔膜的影响要素

1．3．1 致孔剂在制备PVDF微孔膜中的作用

1．3．2 成膜液溶剂对制备聚偏氟乙烯微孔膜的影响

1．3．3 凝胶固化成膜体系对制备PVDF微孔膜的影响

1．4 本论文所研究的意义和目的，以及主要研究内容

1．4．1 论文所研究的意义及目的

1．4．2 论文所研究的主要内容

第二章 实验部分

2．1 前言

2．2 实验所用测试仪器和主要实验设备

2．3 实验制备所用主要试剂和原料

2．4 实验制取聚偏氟乙烯微孔膜的工艺步骤

2．4．1 成膜液体系的制备

2．4．2 固化凝胶体系的制备

2．4．3 成膜浴制取微孔膜

2．5 微孔膜微观结构和基本性能的表征与测定

2．5．1 力学性能的实验测定

2．5．2 膜微观形态的观测

2．5．3 膜的水通量测定

2．5．4 热力学性能DSC(差示扫描量热)测定

2．5．5 膜表面疏水性能的表征

2．5．6 膜的孔隙率测试

2．5．7 红外光谱的表征

2．5．8 膜的平均微孔孔径测试

第三章 成膜液体系对制备PVDF微孔膜性能和结构的影响

3．1 前言

3．2 成膜液中溶剂对膜的性能和结构影响

3．2．1 不同溶剂对膜的力学性能影响

3．2．2 不同溶剂对膜的微观形态影响

3．2．3 不同溶剂对膜的平均微孔孔径影响

3．2．4 不同溶剂对膜的孔隙率大小影响

3．2．5 不同溶剂对膜的水通量大小影响

3．2．6 不同溶剂对膜的热力学性能影响

3．2．7 本节总结

3．3 成膜液中酯类致孔剂的种类对膜的性能和结构影响

3．3．1 不同致孔添加剂对膜的微观形态影响

3．3．2 不同致孔添加剂对膜的孔隙率大小影响

3．3．3 不同致孔添加剂对膜的水通量大小影响

3．3．4 不同致孔添加剂对膜的力学性能影响

3．3．5 不同致孔添加剂对膜的平均微孔孔径影响

3．3．6 不同致孔添加剂对膜的表面疏水性能影响

3．3．7 不同致孔添加剂对膜的结晶形态影响

3．3．8 本节总结

3．4 成膜液中的致孔剂酯的含量对膜的性能和结构影响

3．4．1 致孔剂DBP的不同含量对膜的微观形态影响

3．4．2 致孔剂DBP的不同含量对膜的平均微孔孔径影响

3．4．3 致孔剂DBP的不同含量对膜的水通量影响

3．4．4 致孔剂DBP的不同含量对膜的力学性能影响

3．4．5 本节总结

第四章 固化浴及成膜浴对PVDF微孔膜性能租结构的影响

4．1 前言

4．2 固化浴温度对微孔膜的性能和结构影响

4．2．1 固化浴温度变化对膜的微观形态影响

4．2．2 固化浴温度变化对膜的孔隙率影响

4．2．3 固化浴温度变化对膜的水通量影响

4．2．4 固化浴温度变化对膜的力学性能影响

4．2．5 本节总结

4．3 成膜浴组成对微孔膜的性能和结构影响

4．3．1 成膜浴酯和丙酮的配比变化对膜的微观形态影响

4．3．2 成膜浴酯和丙酮的配比变化对膜的力学性能影响

4．3．3 成膜浴酯和丙酮的配比变化对膜的孔隙率影响

4．3．4 成膜浴酯和丙酮的配比变化对膜的水通量影响

4．3．5 本节总结

第五章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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