添加剂PVP、PEG对PVDF/PVP(PEG)/DMAc铸膜液扩散性质的影响

采用浸入沉淀相转化和铸膜液光透射测试相结合的方法,考察了添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇(PEG)对聚偏氟乙烯(PVDF)/PVP(PEG)/二甲基乙酰胺(DMAc)铸膜液的扩散性质的影响。实验中改变了PVP添加剂的含量和PEG添加剂的分子量。结果表明,PVDF铸膜液浸入沉淀过程初始阶段的溶剂外扩散符合费克扩散定律。无添加剂时体系溶剂的表观扩散系数为52.52×10-6g·s-1/2,添加5%PVP或PEG20000时其系数分别为17.11和22.53×10-6g·s-1/2,即添加PVP、PEG使PVDF铸膜液的溶剂外扩散速率下降。同时从光透射实验可知,上述添加剂的加入使非溶剂向内扩散的速率上升。实验表明,溶剂外扩散受控于体系的粘度,非溶剂的向内扩散受控于界面的亲水性。研究还改进了浸入沉淀相转化法的实验方法,克服了原有方法的弊端,有助于获得更多扩散行为信息。

PVDF成膜过程中溶剂分布的模型计算及其大孔形成机理

采用改进的浸入沉淀相转化法测定了聚偏氟乙烯(PVDF)/添加剂/二甲基乙酰胺(DMAc)铸膜液体系在成膜过程中溶剂的溶出量和溶出速度。实验过程中保持PVDF质量含量15%不变,采用的添加剂包括PEG200(聚乙二醇200)、PEG2000和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。拟合实验数据得到了溶剂在膜中的扩散系数,在此基础上以实测结果为边界条件,利用坐标变换后的费克扩散方程计算了膜内溶剂分布随时间变化的情况。根据计算结果与电镜照片,讨论了不同添加剂形成不同大孔长度的PVDF膜结构的现象。结果表明:膜内溶剂的浓度高、保留时间长有利于大孔向底部发展。

填充型具有微孔结构的磺化聚芳醚砜/聚醚砜复合质子交换膜的制备及性能

制备了基于磺化聚芳醚砜(SPAES)及聚醚砜(PES)的填充型复合质子交换膜,研究了其吸水率、尺寸变化、热-机械特性、质子电导率、甲醇透过性及稳定性等性能.通过浸入沉淀相转化法,采用磺化度分别为30%(S30),40%(S40)及50%(S50)的SPAES与PES制备了系列微孔型复合质子交换膜Sx-y(x为SPAES的磺化度,y为SPAES的质量分数);然后利用真空抽滤法在微孔中填充S50制备了相应的填充型复合质子交换膜Sx-y+F50.结果表明,由于微孔的引入及皮层结构的存在,Sx-y膜在低离子交换容量(IEC)条件下仍具有较高的电导率、优良的机械强度、优异的化学稳定性及较低的甲醇透过性.经S50填充后,Sx-y+F50膜的IEC及电导率明显提升,甲醇透过率大幅下降,但机械强度及化学稳定性未见劣化.其中S30-40+F50膜(IEC=0. 69 mmol/g)的综合性能最佳,其质子电导率在90℃水中达到50. 4 m S/cm;经140℃水处理24 h后失重率仅为8. 2%,质子电导率降低仅9%;经过芬顿试剂(3%H2O2,20 mg/L Fe SO4,80℃,1 h)处理后失重率仅为0. 66%;甲醇透过率仅为6. 8×10-8cm2/s.