前驱体水解聚合法制备聚偏氟乙烯-硅杂化膜 (Ⅱ)膜性能变化的原因分析.pdf

第29卷第6期 膜科学与技术 Vd．29No．6 2009年12月 M[EMBR^r、哐SCIENCE—州DTECHNOLOGY Dec．2009 前驱体水解聚合法制备聚偏氟乙烯一硅杂化膜 (Ⅱ)膜性能变化的原因分析 彭跃莲¨，刘晓娟1，宋艳娜1，韩华1，姜 琦2 (1．北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系膜技术中心，北京100022； 2．中日友好环境保护中心，北京100029) 摘要：利用前驱体水解聚合法制备的杂化膜的力学性能有较大提高，膜的透过和截留性能 亦有较大改变，采用红外、DSC、TG和电镜等手段分析引起聚偏氟乙烯(PⅥ)F)一硅杂化膜性 能变化的原因，实验用的前躯体为正硅酸乙酯(麟)．TEoS加入到PVDF铸膜液中以后，杂 化后膜的热分解温度上升了20℃，膜断面结构由指状向海绵状变化，这些都有利于膜机械性 能的改善．但TEOS对PVDF的结晶度影响很小，PVDF的B晶形有所减弱．同时由于膜液中 TEOS的存在，导致膜表面孔增大，膜的截留性能持续降低． 关键词：聚偏氟乙烯；杂化膜；正硅酸乙酯 中图分类号：TQ028．8文献标识码：A 聚偏氟乙烯(PⅧF)是一种优良的膜材料，前者的拉伸强度和弹性模量比后者增加近一倍【71． PVDF膜也是膜生物反应器的一种主要用膜．但 为了进一步研究杂化膜在结构和性能上的变 PVDF膜在膜生物反应器中应用时出现频繁断丝的化，本文从膜的红外谱图、DSC数据、TG图和膜微 问题．为了提高其力学性能，国内外学者做了大量的 观结构做了较系统的分析研究，并对其机械性能的 研究[卜6I．本实验室提出一种新的增强超滤膜的方 影响作了初步探讨． 法，即在制膜液中添加二氧化硅的无机前驱体正硅 1 实验 酸乙酯(TEOS)，利用TEOS在酸性或碱性条件下 能水解一聚合生成硅氧聚合物的特点，在膜凝胶形 1．1实验材料 成过程中，TEOS在凝胶浴中水解并聚合，有可能形 PⅧF，FR904，上海有机氟材料厂；盐酸 成互穿网络结构或分子链相互缠绕的PVDF—Si杂 (36％--38％)，分析纯，北京化工厂；TEOS，分析纯， 化膜，提高机械性能． 北京益利精细化学品有限公司；N，N一二甲基乙酰 实验发现，用这种新方法制备的PVDF—Si杂 胺(DMAC)，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；牛血清 化膜与纯PVDF膜相比，力学性能变化很大．总体白蛋白，Mw=67000，国药集团化学试剂有限公司． 趋势是杂化膜的拉伸强度和弹性模量随制膜液中 1．2实验仪器 TEOS含量的增加呈先升后降．对无添加剂的膜来 UV一2550型紫外一可见分光光度计，SHI． 说，当TEOS含量为8％时，膜的拉伸强度和弹性模MADZU；Quanta200一EDAXGenesis2000型电子 量都达到最大值，较不加TEOS的几乎增加一倍．扫描电镜，FEI；GT—TS一2000型拉伸强度测定仪； 对含添加剂的膜来说，在TEOS含量为14％，杂化 奥林巴斯BXSl型研究级万能显微镜；DSC2910型 膜的最大值强度是无TEOS时PVDF膜的3倍多． 当杂化膜的超滤性能与纯PVDF膜的性能相近时，析仪，美国TA仪器公司． 收稿时间：2008—09—19；修改稿收到日期：2009—04—14 基金项目：国家自然科学基金资助项目 作者简介：彭跃莲(1969一)，湖北红安县人，从事膜改性和应用研究．*通讯联系人(pyl@bjut．edu．a1) 万方数据 第6期 彭跃莲等：前驱体水解聚合法制备聚偏氟乙烯一硅杂化膜(II)