改性GO与PVDF共混膜的制备及其性能研究.docx

《改性GO与PVDF共混膜的制备及其性能研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、改性GO与PVDF共混膜的制备及其性能研究聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride,PVDF)材料是一种具有优越性能的含氟高分子材料。其在含氟涂料、电子电气、石油化工等领域都获得广泛应用,是国家发展不可或缺的高分子材料。然而PVDF材料由于自身的疏水性,在实际废水处理应用中,会产生分离效率低的问题。通过共混亲水改性剂可以提高PVDF材料的亲水性能,从而使其在处理废水领域得到更好的应用。氧化石墨烯(Grapheneoxide,GO)含有大量的含氧官能团,具有良好的亲水性,是一种性能优异的亲水改性填料。但在共混改性中,GO

2、会产生易团聚、与其他材料相容性差的问题。为解决这一问题,利用GO边缘的羧基和表面的酚羟基、环氧基团作为活性位点,通过共价和非共价改性方法改性GO,以减少GO团聚并增加与其他材料的相容性,从而得到性能更优异的复合材料,扩大GO的应用领域。为提高GO与PVDF材料的相容性以及改善PVDF材料的亲水性能,本文制备了偏氟乙烯接枝聚合改性氧化石墨烯(GO-g-PVDF),之后利用溶液物理共混的方法成功制备了GO-g-PVDF/PVDF复合膜材料并表征测试了复合膜材料的性能。主要的研究内容如下:首先,利用Hummers法对商业化的石墨粉进行氧化成

3、功制备了GO。通过红外吸收光谱、热失重测试证明GO表面含有丰富的含氧基团;X射线衍射测试表明得到的GO相比于原始石墨粉的层间距增大;扫描电子显微镜表明GO片层成功的剥离。之后,利用乙基黄原酸钾与二溴丙酸合成出了一种端羧基的黄原酸酯,并利用红外吸收光谱、氢核磁共振波谱、紫外可见吸收光谱证明端羧基黄原酸酯的成功合成。然后,利用GO表面丰富的羟基基团与端羧基黄原酸酯的羧基基团进行酯化反应制备出了黄原酸酯官能化的氧化石墨烯(GO-Xanthate),红外吸收光谱、元素能谱谱图、热失重分析表明GO与端羧基黄原酸酯成功的反应,并且通过X射线衍射测

4、试证明了由于黄原酸酯的引入,GO-Xanthate相比于GO的层间距进一步增大。之后,利用GO-Xanthate中含有的黄原酸酯基团与偏氟乙烯(VDF)进行可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合制备GO-g-PVDF,利用红外吸收光谱、元素能谱谱图、扫描电子显微镜对制备的GO-g-PVDF进行了测试表征,结果证明PVDF存在于GO片层上,并且X射线衍射测试表明PVDF分子链的引入使得GO的衍射峰消失,GO呈现出无序堆叠的状态,表明其被完全的剥离。最后,将制备的GO-g-PVDF应用于PVDF膜材料的改性,通过溶液共混制备出了GO-g-PV

5、DF/PVDF复合膜材料,并对材料进行热稳定性,机械性能,亲水性的测试。结果显示,GO-g-PVDF/PVDF复合膜的热分解温度相较于PVDF原膜提高了46°C。复合膜的耐碱性能也得到改善。表面水接触角也从PVDF原膜的86.3°降至68.1°。同时,水通量也提高了2.6倍并保持较高的蛋白质截留率。另外,其拉伸强度和断裂伸长率也明显优于PVDF原膜与PVDF/GO共混膜。以上实验结果表明,GO-g-PVDF/PVDF复合膜材料在水处理方面具有非常好的潜在工业应用价值。