聚联苯氟酮高分子的合成及在超滤膜制备中应用

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适于商用的超滤膜需要具有高通量、高强度和高稳定性,高分子材料因成本低、种类多,高性能、易加工等优点在超滤膜中具有广泛应用。本论文通过酸催化由联苯与1,1,1-三氟丙酮缩聚合成了聚(联苯-三氟丙酮)高分子(PBP)。其主链芳香性可以增强高分子的刚性与耐热性,氟元素可以提高高分子的耐热性、耐腐蚀性、耐久性与耐候性。随后,考察了 PBP的成膜性,并以此为材料制备了PBP平板超滤膜与中空纤维超滤膜,考察膜结构和膜性能。主要研究内容如下:(1)PBP高分子材料的合成。考察PBP高分子的合成方法和反应条件,合成不同分子量的高分子材料。通过化学结构表征以证实PBP高分子的成功合成。通过制备PBP均质膜考察其成膜性,并测试其亲疏水性、稳定性与机械性能。研究结果表明:PBP有优异的成膜性,热稳定性好(热分解温度高于500℃),机械性能优异,其均质膜的最大拉伸应力为59.7 MPa,断裂伸长率为38%。(2)PBP平板超滤膜的制备。通过NIPS法制备PBP平板超滤膜,考察PBP分子量、PBP浓度和添加剂PEG浓度对平板膜形貌结构与分离性能的影响。研究发现:PBP分子量约10万时铸膜液粘度制备超滤膜;PBP浓度为14 wt%时,所制膜的纯水通量为303 L m-2 h-1 bar-1、BSA截留率达90.3%;PBP浓度为16 wt%、PEG 浓度 6 wt%时,纯水通量为 280 L m-2 h-1 bar-1、BSA 截留率达 94.4%。(3)PBP中空纤维超滤膜的制备。在上述研究基础上制备PBP中空纤维超滤膜,考察添加剂PEG浓度对中空纤维膜形貌与结构的影响,并使用错流分离性能测试装置测试膜的分离性能。PBP浓度为16 wt%、PEG浓度为10 wt%时,中空纤维超滤膜的纯水通量达353 Lm-2h-1 bar-1、BSA截留率可达99%以上,且在BSA环境下工作48 h通量稳定。本论文高分子PBP的合成方法简单,具有良好的物化稳定性与成膜性。所制备的超滤膜通量高,分离性能优异且长期使用稳定性好,在分离膜制备中有良好的应用潜力。
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