PVDF/PAN共混膜及其水解改性研究

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本文首先采用湿法相转化法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚丙烯腈(PAN)共混膜,研究了PVDF/PAN共混体系的相容性,并讨论了PVDF/PAN共混比例、溶剂、凝固浴温度以及添加剂浓度和分子量对平板膜结构和性能的影响,后通过干湿纺丝法和熔融纺丝拉伸法制备了PVDF/PAN中空纤维膜,通过水解制得具有pH响应性行为的共混智能膜。   通过湿法制备共混平板膜的研究发现:对比PVDF和PAN两组分溶度参数,推断PVDF/PAN应属于部分相容体系,利用FT-IR扫描和动态热机械分析可得同样的结果,且不同共混体系的相容性有差异。因此,在共混成膜的过程中PVDF和PAN发生界面相分离,形成微孔结构。随PAN含量的增加,PVDF/PAN共混膜水通量先增大后减小,且在PVDF/PAN为7/3时达到极值,添加.PAN后共混膜接触角变小,亲水性增加。溶剂为二甲基亚砜(DMSO)时共混膜通量明显大于以二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂制得的共混膜。凝固浴温度直接影响膜的性能,在50℃时获得最大通量值。添加剂为PEG时其浓度和分子量大小都显著的影响了共混膜的通透性。通过共混膜的DSC研究发现,共混促进了PVDF的结晶作用,因部分相容性的差别影响了PAN的环化反应。因PAN碱性水解成羧基,共混膜通量呈现明显的pH响应性。   通过干湿法制备共混中空纤维膜研究发现:与PVDF和PAN膜相比,共混中空纤维膜膜结构更疏松,且水通量明显大于各组分水通量的加权计算值。通过正交试验研究了不同碱性水解条件对共混膜性能的影响,水解程度太深会破坏膜的机械性能,对PVDF的碳骨架结构没有影响而PAN特征峰则有明显变化。酸性水解后,PAN及PVDF(7/3)膜通量随pn值均有明显的变化。   通过熔融纺丝法制备共混中空纤维膜研究发现:经拉伸后共混膜的通透性较原来有明显的增加,且随拉伸比的增加,通量也呈增加趋势,但拉伸比过大反而易导致膜孔闭合。对水解膜在不同pH下测定其盐离子的响应性,可知在酸性和碱性溶液中盐离子对共混膜通量呈相反的响应性刺激,且不同的盐离子其响应的程度不同。
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