论文部分内容阅读
聚偏氟乙烯（PVDF）具有较好的热稳定性和较强的耐腐蚀性等特点,是一种性能优良的高分子制膜材料。在使用过程中,由于聚偏氟乙烯（PVDF）材料本身是一种疏水性材料,单纯用其制备膜,在过滤过程中会存在过滤压力大,膜易受污染、寿命短等问题,大大限制了其使用范围,因此需要对聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料进行亲水性改善来解决上述问题。本论文以聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料为主要研究对象,对其制备工艺以及亲水性的改善进行了研究。本文采用了浸没沉淀相转化法进行PVDF超滤膜的制备。通过测定膜的水通量、接触角、平衡含水率、污染指数、截留率,表面形貌微观形态的表征,分析了各影响因素对膜结构和性能的影响。此外,本文对各影响因素对亲水性改善的效果进行了详细分析。实验部分由单因素实验、四因素五水平正交实验、增加膜的强度实验三大部分组成。在单因素实验中,研究了PVDF浓度、LiCl浓度、PEG浓度对膜结构和性能的影响。实验结果表明PVDF的浓度对成膜影响较大,但仅仅改变PVDF的浓度是不能有效改变PVDF膜的亲水性的。添加剂LiCl的加入能够增大膜的水通量,当LiCl浓度为2 wt%时,水通量数值达到最大,但添加LiCl对PVDF膜的亲水性（接触角）改善影响不大。添加剂PEG能显著地改善PVDF膜的亲水性,增加膜的水通量,其中PEG浓度在6 wt%时,亲水性改善效果较好,是良好的亲水改性剂。在四因素五水平正交实验中,以PEG浓度、PVP浓度、LiCl浓度以及第一凝固浴组成作为因素。各实验因素对膜孔径影响能力排序为:LiCl浓度为最主要因素,PVP浓度次之,再次为第一凝固浴组成,最后为PEG浓度;各实验因素对膜的接触角影响能力排序如下:PEG浓度为最主要因素,第一凝固浴组成次之,再次为PVP浓度,最后为LiCl浓度;各实验因素对膜的水通量影响能力排序如下:第一凝固浴组成为最主要因素、LiCl浓度次之,再次为PEG浓度,最后为PVP浓度;各实验因素对膜的截留率的影响能力排序如下:LiCl浓度为最主要因素,第一凝固浴组成次之,再次为PEG浓度,最后为PVP浓度;各实验因素对膜的平衡水含量的影响能力排序依次为:LiCl浓度为最主要因素,PVP浓度次之,再次为第一凝固浴组成,最后为PEG浓度;各因素对膜污染指数影响的顺序如下:PEG浓度为最主要因素,PVP浓度次之、再次为第一凝固浴组成、最后为LiCl浓度。当PVDF浓度为18%,PEG浓度为4%。当PVP浓度为8%,LiCl浓度为1%,第一凝固浴DMAC/H2O配比为60/40时,所制备的超滤膜各方面的综合性能最佳。由于在最佳工艺下制得的膜强度不是很高,韧性也不是很好,故在最佳工艺制得的膜中加入聚氨酯（PU-A）进行优化,实验结果表明,在不影响其他性能的情况下,当加入1.5%聚氨酯（PU-A）时,膜的强度和韧性提高了2.2倍。