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聚烯烃是一类通用型的高分子材料,最具代表性的是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。这类聚合物具有优良的机械性能、化学稳定性、热稳定性以及成本低等优点,是一类广泛应用且潜力巨大的高分子膜材料。但由于聚烯烃分离膜具有较强的疏水性,在使用过程中容易被污染,使分离能力下降,从而限制了其应用。所以,提高聚烯烃膜表面的亲水性以及改善其抗污染性能具有重要的科学意义和实用价值。本论文选用了聚烯烃膜中最具代表性的聚丙烯膜为研究对象,具体研究工作主要围绕以下几方面展开:
以二苯甲酮为光敏剂,通过紫外光引发接枝,将亲水性单体丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸(MAA)接枝到聚丙烯薄膜表面。考察了单体种类、辐照时间、光敏剂浓度以及溶剂类型对接枝率的影响。利用扫描电子显微镜和衰减全反射红外光谱对接枝薄膜的表面形貌结构和化学组成进行表征,通过吸水率和水接触角研究了接枝后薄膜的亲水性。结果表明,相比于有机溶剂,在水溶剂中AA的接枝率明显提高;在相同条件下,丙烯酸的接枝率高于甲基丙烯酸;当接枝率为11.8%时,膜表面水接触角从原膜的95°降低到35°,改性膜的亲水性显著提高。
以聚丙烯(PP)微孔膜为基体,以丙烯酸为亲水性单体,在紫外光辐照下,实现了对聚丙烯微孔膜的表面亲水性改性,研究了接枝密度和接枝链长对膜亲水性的影响。随着接枝密度的增大,膜的通量呈现先增加后降低的趋势,当接枝密度为352.9μg/cm2时,此时膜的纯水通量达到最大值1023 L·m-2·h-1,同时表现出良好的抗污染性能,相比于原膜,改性膜的总污染降低了20%,不可逆污染下降了40%。
接枝密度和接枝链长对膜的亲水性、纯水通量和抗污染性都有一定的影响,相比于接枝密度,接枝链长对膜的性能影响较小,接枝密度对膜亲水性、通量和抗污染性影响显著。
通过紫外光接枝的方法,将对苯乙烯磺酸钠(SSS)接枝到聚丙烯中空纤维膜的表面,研究了不同接枝条件,如单体浓度、光敏剂浓度和紫外辐照时间对接枝率的影响。结果表明,随着接枝率的增大,聚丙烯中空纤维膜表面的亲水性不断增强,当接枝率为19.3%时,膜的水接触角为43°,相比于原膜下降了67°,亲水性显著增强。改性膜的水通量随着接枝率的增加,呈现出先增加后降低的趋势,当接枝率为9.0%时,水通量达到最大值102 L·m-2·h-1。