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热塑性聚氨酯弹性体共混改性聚偏氟乙烯研究进展

何小英;许东颖;廖正福;刘觉靖;曹国轩

【摘要】聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶性线型高分子,具有耐热、抗酸碱、易成

膜等特点,一直被作为成膜物质的优选材料.然而PVDF表面能低、有极强的疏水性,

纯PVDF膜通量低,用于水相分离时易吸附蛋白质、胶体粒子等而导致膜孔堵塞,造

成膜污染.因此,在实际应用中需要对PVDF膜进行改性,以改善膜的抗污染能力.常

用的改性方法有表面涂覆、物理共混、物理填充、表面化学接枝等,其中,共混是经

济有效而又简便易行的方法,已成为改善膜性能、降低制膜成本的重要手段.热塑性

聚氨酯弹性体(TPU)因其具有优异耐低温、高弹性和耐磨特性、丰富的结构-性能

可设计性,在PVDF改性中具有独到的优势,应用十分广泛.本文综述了TPU改性

PVDF的研究进展.

【期刊名称】《弹性体》

【年(卷),期】2014(024)006

【总页数】5页(P92-96)

【关键词】热塑性聚氨酯;聚偏氟乙烯;改性;进展

【作者】何小英;许东颖;廖正福;刘觉靖;曹国轩

【作者单位】广西科学院科研管理处,广西南宁530007;广东药学院医药化工学院,

广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学

材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州

510006

【正文语种】中文

【中图分类】TQ334.1

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶性线型高分子，具有耐热、抗酸碱、易成膜等特

点，因而一直被作为成膜物质的优选材料，广泛应用于膜反应器、膜蒸馏、水处理、

液体食品等行业中涉及水净化的工艺过程[1-3]。然而PVDF表面能低、有极强的

疏水性，纯PVDF膜通量低,用于水相分离时易吸附蛋白质、胶体粒子等而导致膜

孔堵塞，造成膜污染。因此，在实际应用中需要对PVDF膜进行亲水化改性，以

改善膜的抗污染能力。目前对PVDF膜进行亲水化改性的方法主要有表面涂覆、

物理共混、物理填充、表面化学接枝等，其中，共混是经济有效而又简便易行的常

用方法，已成为改善膜性能、降低膜成本的重要手段[4]。据不完全统计，目前用

于PVDF膜共混改性的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其改性物[5-8]、

磺化聚醚砜[9]、聚甲基硅氧烷-g-(聚乙二醇-b-聚丙二醇)[10]、聚偏氟乙烯接枝聚

二甲基丙烯酸乙酯(PVDF-g-PDMAEMA)[11]、聚丙烯腈[12]、尼龙[13]、聚砜

[14]、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)[15]、聚乙二醇二

甲基丙烯酸酯(PEGDMA)与丙烯腈(AN)的共聚物poly(AN-co-PEGDMA)[16]、热

塑性聚氨酯弹性体(TPU)[17]等。其中TPU是大分子主链上含有多氨基甲酸酯基官

能团(—NH—COO—)的典型多嵌段共聚物，一般由聚酯、聚醚、聚烯烃等端羟基

低聚物与异氰酸酯及低分子醇类或胺类逐步聚合而成,既具有塑料的可塑性，又具

有橡胶的高弹性，同时通过分子设计还可以优化弹性体的抗张力、抗拉力、强韧性、

耐老化特性及生物相容性等，是一种既可循环回收又能生物降解的环保型弹性体，

已成为国防、汽车、能源、交通、建筑、医疗及其它各行各业不可缺少的重要材料,

在改性PVDF复合膜中具有独到的优势[18-20]。本文综述了TPU/PVDF共混膜研

究进展，旨在为研究开发高性能TPU/PVDF复合滤膜提供依据。

1TPU的基本特性

TPU和PVDF的重复结构单元如图1所示。

图1PVDF和TPU的化学结构示意图

显然，TPU是分子链中含有—NH—COO—基团的聚合物，具有软硬分离链段的

结构，长链的二元醇和异氰酸酯成分构成软段，短链的二元醇和异氰酸酯成分构成

硬段。TPU具有丰富的结构可设计性，软硬度可用软硬段比例来调节，光稳定性

取决于异氰酸酯是芳香族还是脂肪族，脂肪族链光稳定性较好，也可添加光稳定剂

加以改善。与其它热塑性弹性体相比，TPU具有如下的优异性能[18]:(1)高强耐磨

性、高硬度，是现有塑料中最耐磨的品种之一；(2)抗撕裂性、抗弯曲性、抗张强

度及断裂伸长率高；(3)耐高低温、耐油、耐酸碱、耐老化；(4)具有生物相容及抗

血凝性；(5)长期压缩变形率低。因此，TPU在聚合物改性中得到了广泛关注[19-

20]。

2TPU/PVDF共混膜研究进展

2.1PVDF/TPU无增容剂共混