膜材料与膜制备 (2).ppt

（2）微孔对称膜的制备①光辐照法（核刻蚀法）光辐照法制造的微孔膜叫核径迹膜，也叫毛细管孔膜。制膜过程分两步：Ⅰ、均质聚合物膜置于核反应器的荷电粒子束照射下，荷电粒子通过膜时，打断了膜内聚合物链节，留下感光径迹。Ⅱ、膜通过一刻蚀浴，其内溶液优先蚀掉聚合物中感光的核径迹，形成孔。膜受照射时间的长短决定了膜孔数目，刻蚀时间长短决定了膜孔径大小。膜的特点：孔径分布均匀，孔径范围为0.01~12μm，孔密度可达2×108个/cm2，孔为圆柱毛细管。已有商品的核径迹膜为聚碳酸酯和聚乙酯膜。第30页，共47页，星期日，2025年，2月5日第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日②延伸法结晶态聚合物可采用定向拉伸的方法制微孔膜。首先在接近聚合物熔点温度下，挤压聚合物，以较快的速度拉伸并在迅速冷却下制取高度定向的结晶态聚合物膜。然后将该膜沿机械力方向进行第二次延伸，使膜的结晶构造受损，产生（200~2500）×10-10m的裂隙。一般称为Celgard法。多采用聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯之类的热塑性材料制成。这类材料的化学稳定性好，又多为疏水性材料。用延伸法制膜的孔隙率又较高（可达50%），因此除用于微滤外，还适用于膜蒸馏过程及某些复合膜的支撑层。第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日4、无机膜制备工艺无机膜可分致密膜、多孔膜及复合非对称膜三种。无机膜的制备方法与材料和种类、膜的结构及孔径范围密切相关。有多种制膜工艺：悬浮粒子法、溶胶-凝胶（Sol-gel）法、阳极氧化法、化学气相沉积法（CVD）、分相法和水热合成法等。致密膜为金属或固体电解质膜。钯等金属膜的主要制备方法有电镀法、化学镀法、化学气相沉积法，浇铸及辗压法以及物理气相沉积法。膜厚为几个微米至几个毫米。氧化物致密膜常采用挤出和等静压法成型，其制备过程包括粉料制备、成型和干燥烧结三个基本步骤。第34页，共47页，星期日，2025年，2月5日第35页，共47页，星期日，2025年，2月5日（1）支撑体的制备商品化的多孔陶瓷膜的外形主要为平板、管式和多通道三种，一般多为支撑体、过渡层和顶层膜构成的多层非对称结构。支撑体可提供足够的机械强度，典型的制备技术主要有挤压成型技术和流延成型技术。第36页，共47页，星期日，2025年，2月5日第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日1、相转化法（制备不对称膜）相转化是一以某种控制方式使聚合物从液相转变为固体的过程，这种固化过程通是由一个相液态转变为两个液态（液液分层）而引发的。在分层达到一定程度时，其中一个液相（聚合物浓度高的相）固化，形成固体本体。通过控制相转化的初始阶段，可以控制膜的形态。相转化法制的膜的分离层厚度大约0.25~1μm.相转化法包括许多不同的方法：溶剂蒸发凝胶法、控制蒸发凝胶法、热凝胶法、蒸气相凝胶法及浸沉凝胶法。大部分相转化膜是利用浸沉凝胶法制得的。第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日（1）浸沉凝胶相转化制膜工艺是制造皮层与支援层同时形成的非对称反渗透膜的各种制膜工艺中最重要的一种方法。浸沉凝胶法制备的反渗透膜在形态结构上具有非对称性，它是Loab和Sourirajan在1960年研究醋酸纤维素反渗透膜时发现的，后人称之为L-S法。L-S法制膜工艺首先将膜材料与溶剂等配制成一个均匀的高分子浓溶液（称铸膜液CastingSolution），然后将铸膜液倾浇在一支撑物（职平板玻璃或聚酯无纺布）上，用刮刀使它成一均匀薄层。该层厚度一般在50~500nm。随即将其同玻璃板一起放入一个液体槽（凝胶槽）中，槽中液体（凝胶液）对铸膜液中膜材料是不溶的，而对溶剂等则是互溶的。在槽中，铸膜液中溶剂不断向凝胶液扩散，而与此同时凝胶液也不断扩散进入铸膜液中，当这种双向扩散进行到一定程度后，原来附在玻璃上的一薄层铸膜液就通过凝胶过程变成一张高分子薄膜了。第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日注意事项铸膜液组成（如聚合物浓度，添加剂）过滤或脱泡：如不完全，则会在成膜中出现大孔缺陷。空气：要求严格除尘，恒温恒湿，并保持定向恒速流动，使进入凝胶槽前的铸膜液表面溶剂挥发速率相同。带有铸膜液的支撑板进入凝胶槽时，进入的角度和速度要严格控制。溶液和非溶剂的选择。残留的溶剂必须完全除去，以免膜在储存和使用过程中性能不断衰退。第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日①平板膜第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日②中空纤维膜分湿纺丝法（干-湿纺丝法）、熔融纺丝法；干纺丝法。第7页，共47