影响酚酞基聚芳醚砜／DMAc／水三元体系相图的因素.doc

影响酚酞基聚芳醚砜／DMAc／水三元体系相图的因素 第27卷第6期 2007年12月 膜科学与技术 M_EMBRANESCIENCEANDTECHNoU|)GY Vo1.27No.6 Dec.2007 文章编号:1007—8924(2007}06—0006～03 影响酚酞基聚芳醚砜/DMAc/~~三元 体系相图的因素 刘峙岳,赵欣,陈翠仙,李继定 (清华大学化工系膜中心,北京100084) 摘要:采用浊点滴定法测定了聚芳醚~(PES—C)铸膜液的浊点,并绘制了PES—C/DMAc/ H2O三元体系相图.在PES—C/DMAc溶液体系中分别加入苹酸(oa),聚乙烯吡咯烷酮 (pvp),无水氯化锂(LiC1),聚乙二醇600(PEG一600),吐温80(Tween一8o),乙醚(EE)6种添 加剂,考察了不同添加剂对体系相图的影响,并对机理进行简要分析.此外,还考察了草酸浓度 对该体系相图的影响. 关键词:聚芳醚砜;三元相图;添加剂 中图分类号:TQ028,8文献标识码:A 超滤过程因其无相变,分离系数大,操作简便, 设备简单等特点,已被广泛应用到各个领域I1J.目 前商品化的超滤膜几乎均采用浸渍凝胶法制备,由 于铸膜液体系的相分离行为直接影响着超滤膜的结 构和性能,因此,铸膜液体系热力学及动力学性质的 研究对超滤膜的制备具有重要指导意义.聚合物倩 剂E溶剂体系的热力学三元相图作为研究相转化 法制备不对称膜形成机理的一种手段,已被广泛采 用_2_2.它不仅能反映铸膜液体系的热力学性质,还 能反映铸膜液体系的相转化动力学性质,从而反映 出聚合物,溶剂和非溶剂体系中三者之间的相互作 用情况,为选择合适的配方及膜制备条件提供一定 的理论依据. 酚酞基聚芳醚砜是一种新型耐高温工程塑料, 玻璃化温度高达260℃,除具有良好机械性能,还具 有优异的耐高温水解性,化学稳定性及尺寸稳定 性r3]3.这些性能使聚芳醚砜超滤膜可承受高温蒸汽 灭菌处理,使其成为一种理想的膜分离材料.本工作 主要研究了添加剂等因素对聚芳醚砜铸膜液体系相 图的影响. 1实验部分 1.1实验材料 聚芳醚砜(PES—C),徐州工程塑料厂;N,N一 二甲基甲酰胺(DMF),N,N一二甲基乙酰胺 (DMAc),N一甲基吡咯烷酮(NMP),分析纯;草酸 (OA),聚乙烯吡咯烷酮K30(PVPK30),无水氯化 锂(LiC1),聚乙二醇一600(PEG一600),乙醚(EE), 吐温一80(Tween一8o),均为分析纯, 1,2仪器 恒温磁力搅拌器,CS501一SP超级数显恒温 器,自制套瓶,微量滴定管等. 1.3实验方法 配制一定浓度的PES—C溶液,聚合物和固体 添加剂需在70℃的烘箱中干燥4h以上….将溶解 好的聚合物溶液在恒温搅拌下,缓慢滴加水,直到最 后一滴使透明的溶液变浑浊为止,最后一刻的铸膜 液组成即为浊点,操作及装置详见参考文献[4].根 据用浊点滴定所得到的数据即可作出不同铸膜液体 系的相图. 收稿日期:2006—07—13;修改稿收到日期:2006—10—18 基金项目:国家”973”项目(2003CB615701);国家自然科学基金资助项目 作者简介:刘峙岳(1981一),男,山东省烟台市人,硕士生,010通讯联系人 第6期刘峙岳等:影响酚酞基聚芳醚砜/I)MAc/水三元体系相图的因素.7. 2结果与讨论图如图2所示 2.1溶剂种类对PES—C偿剂/I-I20相图的影响 分别以DMF,DMAe和NMP作溶剂,以水滴 定,浊点相图如图1. PES—C 1.0 solvent0 溶剂 图1溶剂对solvent—PES—C—H2O三兀相图的 影响(30℃) Fig.1Influenceofsolventonsolvent—PES—C—H2O phasediagram(30℃) 在其它条件相同的情况下,以DMF为溶剂的 体系浊点线最靠近PES—C—solvent轴线,而以 NMP为溶剂的体系浊点线最远,即前者发生相分离 所需的水量最少,容易发生相分离,而后者所需的水 量最多,最难发生相分离. 这是由PES—C倩剂/}{,O三者之间的相容性 差异造成的E5J,在发生相分离的过程中,由于这一 差异,溶剂从铸膜液体系中脱出并与非溶剂发生交 换的速度就不同,表现为所需的水量的不同,在浊点 相图中则表现为浊点线在相图中与PES—C—sol— vent轴线的距离不同. 从溶剂的化学结构来看,DMF中与羰基相连的 是氢原子,而DMAe中与之相连的是甲基,由于甲 基是给电子基,使.原子上的电子更偏向于.原 子,与DMF相比,DMAe与PES—C形成氢键力增 强,故DMAe发生相分离更难;而NMP的五环结构 的性质,使其与PES—C具有更强的相互