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离子交换膜通常用离子选择性、稳定性及离子交换速率来衡量膜性能的优劣,而选取耐腐蚀、耐老化、同时具有高离子通量及选择性的膜材料至关重要;本论文采用互穿聚合物网络(IPN)技术,分别对耐化学腐蚀性优异的聚四氟乙烯(PTFE)及特种氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)进行改性,制备出不同IPN结构的离子交换膜,对离子交换膜的微观形貌、离子选择性、力学性能、热稳定性及耐碱性进行了测试,采用NaOH/Na2WO4体系的扩散渗析实验模拟膜在碱回收过程中的分离性能。论文的研究内容包括以下三个部分:第一部分利用胶乳型互穿聚合物网络技术(LIPN)制备羧酸型PTFE基阳离子交换膜。胶乳型互穿聚合物网络结构能够有效改善互穿聚合物结构加工难的缺点。由于商品化聚四氟乙烯浓缩液中自带含氟乳化剂,对pH较为敏感,因此在研究中首先使用丙烯酸丁酯(BA)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)在PTFE核外层上形成保护层,有效避免了PTFE在功能基团引入过程中的破乳现象。然后再加入丙烯酸丁酯(BA)及功能单体甲基丙烯酸(MAA),引发聚合形成具有三层核壳结构的PTFE/P(BA-MMA)/P(BA-MAA)亲水性乳液。通过控制BA-MAA的添加量,制备了一系列铸膜液并将其在聚四氟乙烯模板上自然干燥成膜,即得到A系列膜。结果显示:A系列膜的氢氧根渗透系数(UOH)范围为0.0063-0.0082 m/h,OH-/W042-的分离系数(S)为11.1-15.4;膜的含水量范围为36.1-57.9%,离子交换容量范围在1.77-2.62 mmol/g;膜的溶胀度范围为289.8-515.0%,质量损失率为2.53-4.32%,由于A系列膜的羧酸基团在表面,极易受到OH-的攻击,乳胶粒溶胀体积变大不利于膜的尺寸稳定,但是由于乳胶粒的壳层都是交联的互穿结构,膜的质量损失很小;膜的拉伸强度(TS)范围在9.58-21.7 MPa,断裂伸长率(Eb)范围为26.3-96.7%;膜的初始分解温度在300℃左右。第二部分是在第一部分的基础上,将制备的LIPN PTFE/P(BA-MMA)/P(BA-MAA)乳液与预交联的聚乙烯醇(0.5%GA交联)溶液共混,控制功能化PTFE乳液与PVA溶液的比例,制备出不同乳液添加量的半互穿聚合物网络(semi-IPN)结构阳离子交换膜,标记为M系列膜。结果显示:M系列膜的氢氧根渗透系数(UOH)范围为0.01098-0.02862 m/h,分离系数S为18.6-31.3,膜的离子通量及离子选择性都明显高于A系列膜。M系列膜的含水量范围为44.4-136.3%,说明添加PVA分散介质能够提高膜的亲水性,使乳胶粒的亲水基团与溶液接触的面积更大;M系列膜的溶胀度为144.1-273.8%,质量损失率为5.76-10.84%,由于M系列膜有PVA分散介质包裹,使得膜的溶胀度变小,但也因为添加PVA膜的质量损失有所增大;膜拉伸强度31.9-67.2 MPa。添加PVA分散介质的阳离子交换膜的整体性能明显高于由功能化PTFE乳液直接干燥而成的阳离子交换膜。第三个部分利用顺序互穿聚合物网络技术(SIPN)制备了羧酸型CSM基阳离子交换膜。在氯磺化聚乙烯的甲苯溶液中,甲基丙烯酸(MAA)与交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)交联聚合形成第一步IPN结构铸膜液,干燥后热压硫化形成互相穿缠的顺序互穿聚合物网络技术(SIPN)结构,通过改变交联剂TAIC的添加量能够调控阳离子交换膜的微观结构。TAIC作为一种交联剂,其活性基团为三烯丙基,可与MAA聚合形成网络结构;semi-IPN结构的铸膜液干燥后热压硫化使CSM交联,TAIC又可以作为硫化剂。本文中,TAIC的添加量为MAA与CSM橡胶质量总和的0.1-0.2%,就能够调控出不同微观结构的阳离子交换膜,说明TAIC的作用非常明显。通过对膜的微观结构、含水量、耐碱性、热稳定性、力学性能及扩散渗析实验对制备的阳离子交换膜的性能进行分析。结果表明:不同TAIC的添加量可制备交联度不同、微观结构的不同的阳离子交换膜,膜的含水量范围为45.9-51.4%;膜的氢氧根渗透系数(UOH)范围为0.0128-0.0209 m/h,钨酸根渗透系数(Uw)范围为0.000278-0.000508 m/h,膜的分离系数(S)范围为36.8-45.7;膜的拉伸强度(TS)范围为18.5-27.2 MPa,断裂伸长率(Eb)范围为96.7-273.3%;膜的离子交换容量(IEC)范围为2.1-3.9 mmol/g;膜的初始分解温度在200℃左右。当交联剂TAIC添加量为0.007 g,MAA为1 g、CSM为2g时,膜的整体性能最佳:从透射电镜图片来看,膜的网络互穿结构最为均匀,力学性能最佳(拉伸强度为27 MPa,断裂伸长率为273.3%),溶胀度最小,仅有60.7%,氢氧根渗透系数(UOH)为0.0185 m/h,钨酸根渗透系数(Uw)为0.000443 m/h,分离系数(S)为41.83。当TAIC或者MAA单体添加量过多,MAA与TAIC交联程度变大,CSM相区域变小,被PMAA网络结构包裹出现相反转,PMAA成为连续相,而CSM成为分散相,此时膜的分离性能明显下降。