【摘 要】
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蒸汽诱导相分离法(vapor induced phase separation,VIPS)可有效地调节聚合膜的结构,从而有望制备具有优良性能的高分子膜,因此受到广泛关注.聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)膜具有良好的机械性能、热稳定性及化学稳定性,是最常用的聚合物材料之一.作为半结晶型聚合物膜材料,PVDF在相转化法制膜过程中同时存在液-液分相和液-固分相行为,
【机 构】
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四川大学化学工程学院,成都,610065
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蒸汽诱导相分离法(vapor induced phase separation,VIPS)可有效地调节聚合膜的结构,从而有望制备具有优良性能的高分子膜,因此受到广泛关注.聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)膜具有良好的机械性能、热稳定性及化学稳定性,是最常用的聚合物材料之一.作为半结晶型聚合物膜材料,PVDF在相转化法制膜过程中同时存在液-液分相和液-固分相行为,使得膜结构和性能的调控复杂.因此,探索VIPS法的过程参数对PVDF膜结构和性能的影响,有望制备具有高通量的PVDF膜.然而,目前关于VIPS法过程参数的影响规律还缺乏系统和全面的考察.本文系统考察了聚合物溶解温度、湿蒸汽温度及暴露时间等对PVDF膜结构和水通量的影响规律.当暴露时间和相对湿度恒定为20 min和70％时,溶解温度和湿蒸汽温度同时从25℃升高至65℃,膜断面扫描电镜照片显示绝大部分结晶颗粒消失,并形成胞状孔结构.与溶解温度和湿蒸汽温度同时为25℃时相比,PVDF膜的结晶度能够从57.3％减少至38.39％,其机械强度也随之提高3.04倍.当溶解温度、湿蒸汽温度和相对湿度恒定为65℃、65℃和70％,逐步延长蒸汽暴露时间可观察到,膜断面由致密皮层和指状孔组成的非对称结构逐渐转变为对称的胞状孔结构,而膜断面的结晶颗粒有一定程度的增加.随着暴露时间从0min增加到20 min,PVDF膜的结晶度从26.3％增加至38.77％,而水通量可增加40倍左右.本文采用VIPS法成功制备了具有高通量的PVDF膜,研究结果将为VIPS法制备半结晶型聚合物膜提供有价值的指导.
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