TIPS法iPP及iPP/nano-SiO中空纤维微孔膜制备及拉伸研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tonnyliu2042
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本文对TIPS法成型的iPP中空纤维进行拉伸处理,以改善膜表面皮层结构,增大膜孔尺寸,提高膜渗透性能及力学性能。研究中选择不同拉伸温度(Ts)及拉伸比(ψ)对膜丝进行拉伸,经溶剂萃取、热定型后成膜。研究结果表明,经拉伸后膜表面孔尺寸及孔密度增大,膜内形成狭长孔结构;Ts为140℃,ψ为1.6的条件下制备的iPP中空纤维膜纯水通量及力学性能最优。此条件下,膜纯水通量为530 L/(m2·h·bar),相对于未拉伸的膜提高了286.9%。膜的拉伸强度为6.86MPa,相对于未拉伸膜提高了298.8%。
   此外,本文将纳米SiO2添加到iPP/DBP/DOP铸膜液体系中,制备出TIPS法iPP/nano-SiO2杂化中空纤维膜。DSC测试结果表明:纳米SiO2起成核作用,铸膜液体系结晶峰温度升高、结晶温度范围变宽、结晶度增大,球晶颗粒变得细小而均匀。XPS测试结果表明,纳米SiO2向膜表面迁移富集,使膜亲水性有所改善。当纳米SiO2添加量θ为1%时,膜性能最优,膜纯水通量为167 L/(m2·h·bar),相对于纯PP膜提高了18%;膜拉伸强度为4.45MPa,相对于纯PP膜提高了158.7%。
   研究发现,膜外表面皮层结构为影响膜渗透性能的主要因素,因此,实验中选择θ为1%的iPP/nano-SiO2杂化膜,在Ts为140℃,ψ为1.6的条件下进行拉伸。结果显示,与未拉伸的iPP/nano-SiO2杂化膜相比,拉伸后膜纯水通量提高了323.4%,达到707 L/(m2·h·bar);膜拉伸强度提高了51%,为6.72MPa。
   研究表明:对于纯PP膜及iPP/nano-SiO2杂化膜而言,在适当的拉伸温度及拉伸比下对膜丝进行拉伸,均可增大膜孔尺寸及孔密度,显著提高膜纯水通量。经拉伸作用后,分子取向排列,可显著增大膜拉伸强度。纳米SiO2的加入影响铸膜液体系相分离过程,聚合物贫相生长聚并时间延长,膜孔径增大,纯水通量增大;由于SiO2粒子可引发终止微裂纹,诱导基体树脂屈服形变,细化iPP球晶晶粒,因此膜力学性能得到提高。
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