聚偏氟乙烯分离膜的亲水改性

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1、聚偏氟乙烯分离膜的亲水改性摘要III聚偏氟乙烯(PVDF)以其良好的化学稳定性、抗污染性以及耐热耐辐射性被广泛地应用于膜分离领域，其超滤和微滤膜已成功地应用于化工、食品和水处理等领域，在20世纪80年代中期美国的Millipore公司首先开发了PVDF“Durepore”微孔膜并推向了市场，美国、日本等已经将PVDF膜的商品组件应用于食品、医药和水处理领域，在我国，近年来才开始将PVDF膜用于膜蒸馏、气体净化、酒类过滤方面的研究，制备出了PVDF平板膜、平板微孔膜和中空纤维微孔膜，但由于PVDF膜的疏水性，应用在油水分离、蛋白类药物分离时容

2、易产生吸附污染，膜的通量有所下降，使得其应用受到了限制，目前对于PVDF膜应当在原有基础上，努力开发出高性能的、小孔径的亲水性超滤膜，并对其进行改性研究，提高PVDF膜的性能和抗污染的能力。第1章绪论11.1功能高分子膜材料简介1第2章聚偏氟乙烯42.1高分子分离膜材料42.1.1聚偏氟乙烯概述42.2高分子膜的制备62.1.1熔融拉伸法6III2.2.2相转化法62.2.3非溶剂致相分离法8第3章聚偏氟乙烯的改性研究123.1基体改性123.1.1共混改性123.1.2共聚改性143.2表面改性153.2.1膜表面化学改性153.2.2膜

3、表面辐照接枝改性163.3膜表面等离子体改性17总结19参考文献20第1章III第1章绪论1.1功能高分子膜材料简介膜技术是自20世纪中期发展起来的新兴技术，是化工、材料、生物、环境等学科领域交叉发展的产物，主要应用于水处理领域。与常规水处理技术比较，膜技术的优良性能主要体现在以下几个方面：充分去除原水的色度、异味、以及其中所含的微生物和其他一些毒害物质，从而可以保障水质的可靠性；处理过程中不需要添加其他药剂，有效防止了二次污染的发生；设备紧凑，使用空间小并且易于控制。自1960年以后，膜技术在海水淡化领域开始了广泛使用，目前，不仅广泛应用

4、于海水和苦咸水的淡化、纯水和超纯水的生产外，在食品、医药、石油、化工、环保和生物工程等领域也得到了一定应用。进入21世纪以来，随着经济发展，以及交叉学科的深入发展及其渗透，膜技术迎来了高速发展的时期，逐渐成为高新技术产业的重点工程。膜工业将得到更好的发展，甚至成为主导未来工业的高新技术产业之一。功能高分子与常规聚合物相比具有明显不同的物理或化学性能，如吸附性能、反应性能、光性能、电性能、磁性能等，并且具有某些特殊功能的聚合大分子都归属于功能高分子材料范畴。到目前为止，人们对膜的定义还比较模糊。简单来说，就是指两相之间的选择性透过屏障。由膜的

5、定义可知，膜作用在两相之间，并具有选择透过性，从而达到分离的效果。分离过程原理图如图1-1所示。19图1-1膜分离过程原理图依靠分离膜的选择性分离功能，在一定外部条件（如：压力差ΔP、浓度差Δc、电位差Δφ等）的作用下，通过分离膜，使原液中的某一种或者几种组分，达到分离的效果，称为膜分离。功能高分子材料之所以能够在应用中表现出独特性能，主要与结构有关，由于功能高分子材料的主链上或侧链上带有某种功能的基团，其功能性不仅取决于高分子链的化学结构、结构单元的顺序、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的

6、高级结构等，后者对于生物活性功能的显示更为重要。因此，分离膜按照分离原理可分为以下几种，如表1-1所示。表1-1按分离原理分类的分离膜19分离膜是膜分离技术的关键，分离膜的物化性质和结构对其性能起着重要作用，故要求膜材料应该具有良好的成膜性能，化学稳定性，耐酸、碱、氧化剂等。分离膜按照其聚集状态可分为固体膜、液体膜、气体膜三类，目前应用的最多的是固体膜。固体膜主要以有机膜为主，它可以是致密的或多孔的，可以是对称的，也可以是非对称的。19第1章聚偏氟乙烯1.1高分子分离膜材料不同的膜分离过程需要不同膜材料制备的膜组件。例如，反渗透膜要求其膜材

7、料亲水性能较高；而膜蒸馏的膜材料却不能有太高亲水性，即表现为疏水性；超滤膜则应针对具体分离过程而定，因其膜污染情况主要取决于膜材料与被分离物质的化学结构。因此，单一膜材料很难满足众多分离膜过程的要求，这就需要多种不同种类的高分子材料来制膜。目前，已应用和研究较多的高分子分离膜材料有几十种，在此，我们将其分为以下几类，如表2-1所示：表2-1常用高分子分离膜材料2.1.1聚偏氟乙烯概述聚偏氟乙烯（PVDF）是一种半结晶性聚合物，含有59.4wt%的氟和3wt%的氢（其结构式如图2-1所示），其结晶度一般在35%-70%。熔点约为160℃，热分

8、解温度在316℃以上，玻璃化19温度-39℃左右。由于PVDF优异的机械性能、热稳定性和化学稳定性，以及易成膜等性质，使其在膜工业得到了广泛的应用。同时PVDF的熔点和分解温度之