高分子成型加工答辩浅析.ppt

Company Logo LOGO 指导教师： 聚偏氟乙烯微孔膜的制备及其应用 学生： 学号： 聚偏氟乙烯（PVDF）是偏氟乙烯单体均聚或共聚形成的一种白色粉末状结晶聚合物，重复单元为 –CF2-CH2-，使 PVDF 树脂兼具氟树脂和通用树脂的特性，属于热塑性氟塑料，聚偏氟乙烯（PVDF）因具有优异的机械强度、良好的化学稳定性、抗紫外线辐照性、耐气候老化性及易成膜等优点成为一种理想的膜分离材料 聚偏氟乙烯（PVDF）： 制备方法：主要是以下三种 1 浸没沉淀法 2 热致相分离法 3 蒸发助热致相分离法(简略介绍) 浸没沉淀法： 浸没沉淀法是制备膜最常见的方法： （1）PVDF是一种半结晶的高聚物,在室温下与许多高沸点的极性溶剂形成均匀溶液后； （2）蒸发少量溶剂后，将聚合物溶液浸入水、醇、酮等非溶剂凝固浴中 原理：聚合物溶液内的溶剂向非溶剂扩散,而非溶剂向聚合物内扩散,形成动力学双扩散过程,随着扩散的不断进行,体系发生热力学液液相分离,经相转化形成不同形态和结构的膜. 浸没沉淀法： a)摊成液态膜。气-液界面上溶剂立即开始挥发,随着溶剂的不断减少,使液膜表面达到浊点,一些非溶剂和溶胀剂的小滴能逐渐从表层溶液中析出; b)成为第二分散相,而这些小液滴的外表面富集一些聚合物分子,并形成较大的球状粒子 c),这种球状粒子称为微胞(或称高分子链段的网络或胶束);随着溶剂进一步挥发,膜表层区这些小液滴会彼此相接形成多面体 (d)、(e); 把此膜浸入液体介质中,加速 并完成了整个膜的脱溶剂和溶胀剂的过程.在此过程中,多面体表层破裂而形成开孔的微泡(f)与微泡间的孔隙一同构成了膜表层的孔结构.在表层之下,聚集的高分子因凝固剂与溶剂的双扩散而快速固化,形成多孔网络结构  溶剂的选择对生成膜的性状和功能有很大影响： 1类: DMSO,NMP,趋于形成指状孔结构 2类: TMP,DMA,TMU,DMF,指状孔和海绵状孔共存; 3类: HMPA, TEP, DMAc趋于形成海绵状孔结构. 原因：溶剂与聚合物的相容性越差，两者之间的相互作用也就越弱，；相互作用越弱，越容易相分离，空洞出现的越少。 最 终 成 膜 的 厚 度 顺 序 NMP TEPDMFDMAc 国内杜启云以PVD为膜材料，DMAc为溶剂, NH4Cl 为添加剂，乙醇为凝胶剂制备了孔径为 0.031 μm 的中空纤维膜。  凝固浴的选择对生成膜的性状和功能有很大影响： 乙醇：可增加膜的气体透过率和水通量。随着凝固浴中乙醇含量从0%到50%的增加，指状孔变小，最后会形成海绵状孔 水:随着其比例的增加，大孔会变成小孔，孔的分布会变得更加规整 采用乙醇水溶液作凝固浴所制得的膜较为疏松, 孔隙率高  如 图 ２ 所 示 的 结 构 特征由膜的断面形貌可清晰地看到膜接近外表面为一层聚合物致密层，内部呈现指状孔结构，有时在指状孔下部还会出现海绵状腔包结构。ＩＰ法得到的多孔膜均具有非对称结构,而且一般用IP法制得的薄膜硬度很低，往往限制了其应用。 热致相分离法： （1）聚合物和稀释剂在高温下形成均相溶液(稀释剂的选择是很重要的） （2）溶液通过模具挤出成型平板、管式、中空纤维，浇铸成形 （3）溶液进入冷却浴中发生相分离并伴随着溶液的固化； （4）稀释剂用萃取剂进行溶剂交换并脱除; (5)萃取剂蒸发脱除,从而得到微孔膜 (1)TIPS法可以适用于一些常温下没有适当溶剂的聚合物用于制备微孔膜；通过选择合适的稀释剂或改变制膜工艺容易控制膜结构（孔径大小和孔隙率） （2)因相分离仅由温度变化引起，过程控制参数和所得膜的缺陷较少； （3）制备相同材质的微孔膜，与ＩＰ法得到的微孔膜相比具有更高的机械强度 热致相分离法的优点： 蒸发助热致相分离( TAEPS)（简略介绍） ( 1)将聚合物溶液在热台上以恒温浴搅拌; ( 2) 将溶液浇铸到一定厚度的平台上, 以与第一步相同的温度加热； （3）将聚合物溶液连同平台一同放入烘箱中, 用装置将平台封闭, 加热聚合物溶液, 使溶剂和非溶剂蒸发。 PVDF微孔膜的应用： 1 油水分离： 2 含离子废水的处理（无能耗，绿色环保，过滤精度高，可以滤除所有的细菌、病毒、浊度、芽孢、贾第虫、铁锈等物质，而又能保留人体必需的微量元素的特点） 3在水溶液中脱盐（淡水处理):PVDF疏水性，耐热性好，可用于真空膜蒸馏淡化海水 展 望： PVDF膜以其良好的化学与物理性能, 运用将更广, 可以结合以上三种制膜的方法优点, 如浸没沉淀法室温下溶剂选择的广泛性, TIPS 由于 PVDF强结晶提高膜的强度的优势, 以及 TAEPS制膜孔结构的多样性。同时依靠如上方法制备小孔径,尤其是纳米级孔径的 PVDF 纳滤膜, 以及 PVDF