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改性聚偏氟乙烯功能膜材料的结构研究 扬治虫、傅英毅、方军、唐康泰、区晖、刘雪宁 (中国科学院广州化学研究所，广州510650) 陈兴良 (郑州大学材料工程系，郑州450052) 自80年代后期集成分离技术产生，并在继航天航空业、氧，氮分离等方面得到应用以来， 近年来发展迅速。现代工业的发展．对组成与结构相类似的有机组份选择性分离与转化、环 境保护、降低能耗等方面应用的功能膜提出越来越商、越追切的要求。 含氟高分子材料具有优良的耐热性、化学稳定性、抗污染性、疏水性和适宜的机械强度， 但往往加工成型性能较差，具有特定结构与形态膜的制各、膜分离系数与通量，机械强度等 Pont和意大利AⅡsim仰t公司在 方面都需要进一步改进、提高，才能实现工业化。美国ml 含氟高分子材料(包括树脂粉、塑料、弹性体、涂料)的单体合成、聚合工艺、加工技术、 物性分析及材料技术发展方面进行了长时间的研究，但作为有机物选择性分离功能膜材料的 研究还鲜见报道。聚偏氟乙烯(PⅦF)具有多种结晶形态、有特异的压电性能，可溶解于 一些强极性溶剂，易于用溶剂法成膜和进行均相化学反应或溶液共混改性。 基于以往采用p、，DF渗透汽化膜对卤代烃、醇／水、芳香烃选择性分离研究中所发现的问 题或不足，我们开展了对P、ⅢF的改性方法、材料改性后成膜和膜结构与性能的研究。 mF的突出弱点是抗撕裂强度差、结晶类型转换和微观非均相相分离体系的控制形成 困难，结合特定分离对象选择性分离要求、需调整材料的亲，疏性。pVDF本身的分子量、分 子量分布，结晶类型和结晶度都对其改性与改性后产物的成膜性和膜材料的结构与性能产生 极大的影响。 对不同聚合度与分子量分布及结晶度的P、，DF进行对比筛选表明，mF的分子量及其 分布，结晶度和结晶类型对材料的成膜性、膜结构和膜强度、分离功能影响显著。具有适当 6400具有较好的控 分子量分布的上海有机氟材料研究所提供的pVDF和Ansimo呲的P、ⅢF 制成膜性、膜强度和模型化合物分离能力，选定上述两种PVDF作为进行改性的基本树脂。 以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、含特定亲，疏水、软，硬段结构与比例的(甲基)丙烯酸 酯共聚物、聚苯醚(PP0)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、不同分子量和结晶度的线 性、可溶性聚酰亚胺(PolyimⅪe)为共混改性组分，通过溶液共混和在化学改性后共混或复 合的方法制成改性聚偏氟乙烯材料，对其成膜性能、膜结构形态和膜功能进行了系统考察。 结果表明 1．由于所加入的共混组分的溶解度参数和最佳溶剂体系与PVDF不同，它们具有各不相 同的相分离行为和临界浓度范围。与共混树脂的结构特性、共混后聚集形态与结构相关，其 等温结晶速度、玻璃化转变温度、形变温度与熔融温度、透明度、表面性质、延展性及抗冲 击性、耐溶剂性都会发生规律性变化。 2由于分离功能膜分离和透过能力(通量)除与膜材料和被分离物的相互作用相关外， 与膜材料组成高分子的枝化度、构型与构象、组成(直接影响结晶类型、结晶度和结晶速度)， 以及各共混物分子间的相容性、相互作用类型与程度，膜制各条件与程序所导致的膜结构形 态紧密相关。) 3具有均相和微观相分离结构的膜材料其选择性分离性能较好，通量则除与分离条件相 关外，膜的对称性，孔的形态、密度、孔径大小与分布相关。 d．258 4不同类型与含量官能团的引入，具有不同组成、极性和晶态结构的共混组分的引入是 引起功能膜性能变化的主要因素。通过掌握上述相关性，可以用来指导设计和制各功能膜。 参考文献 ¨蛐en Membr眦s”AS咖a1 E．Kcs缸g’“synm舐cPolⅢ丽c P娜嘶vc SecOndEditionJohWilevSons1985 to Mcmbr越℃ 2．J．Nel；lIl打甜l】出o