聚偏氟乙烯/纳米氢氧化铝镁杂化膜的制备研究

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聚偏氟乙烯(PVDF)是一种综合性能优良的聚合物膜材料,常作为制备微滤、超滤和膜蒸馏用膜的材料。它具有极好的化学稳定性、热稳定性和韧性。   本文以制作荷正电分离膜为目的,选择PVDF做为膜材料,以DMAc为溶剂,通过共混掺杂具有正电性的纳米氢氧化铝镁材料(AMH)来制备杂化膜,将AMH的高强度、正电性与聚合物的柔韧性和低成本相结合,同时使所得膜的孔性能和机械性能得到显著地提高。   本实验通过相转化法制备PVDF/AMH杂化膜,首先考察了杂化膜和PVDF膜在分离性能、机械性能、吸附性能、微观结构和热稳定性能上的不同,然后考察了不同铸膜液组成和工艺条件对杂化膜结构和性能的影响。研究结果表明,杂化膜在分离性能、机械性能、吸附性能方面都明显优于PVDF膜;随着铸膜液中PVDF含量的增加,杂化膜结构趋于致密、水通量减小、拉伸性能、截留率和脱除率上升;随着铸膜液中PVP含量的增加,杂化膜的孔径变小、脱除率上升、通量先上升后下降;随着预蒸发时间的延长,膜的通量和孔径表现为先下降后上升,预蒸发时间对膜拉伸性能和脱除率的影响不大:杂化膜的截留率和孔径随着凝固浴温度的升高呈上升趋势,但凝固浴温度的升高对膜通量和拉伸性能影响不大,膜的脱除率则下降;铸膜液中AMH含量的提高可明显提高杂化膜的通量和脱除率,杂化膜随着AMH含量的增加未出现断裂应变的快速下降,而且可通过改变铸膜液中AMH的含量来调节杂化膜的孔径和结构,通过EDS定性观察分析了杂化膜表面和断面的元素组成,表明AMH在铸膜液和杂化膜中分散较好;采用复配添加剂充分利用高分子成孔剂的分散与增稠作用、表面活性剂的界面润湿作用及非溶剂的降粘、微分相作用,使几种添加剂的致孔机理有机配合,协同作用,来有效和精确的控制杂化膜的结构和性能;通过添加分散剂DBS可明显改善AMH在杂化膜中的分散状况,从而可改善其应用。   本实验的主要创新之处在于将正电性AMH引入到PVDF膜的制备中,通过铸膜液组成和工艺条件的调节来有效的调控杂化膜的结构和性能,制备高性能的PVDF膜。通过共混掺杂正电性AMH赋予PVDF杂化膜荷正电性,这在拓宽PVDF膜在水处理等领域中的应用都将会有很大的应用前景。
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