用作空耦超声换能器的聚丙烯多孔膜驻极体的压电性能

以初始厚度为50μm的国产聚丙烯(PP)多孔膜(PQ50)为原材料,通过微结构调控制备了不同厚度的压电驻极体膜,并对比研究了其与芬兰VTT开发的商用PP多孔压电驻极体膜HS70的压电和声学性能。结果表明薄膜的杨氏模量与厚度呈U型依赖关系,杨氏模量在厚度为60~65μm时出现谷值。PP压电驻极体膜的极化呈现阈值行为,在阈值电压以上,压电d_(33)系数随着极化电压的上升而显著增加。当极化电压为6kV时,厚度为60μm的PQ50多孔膜d_(33)达355pC/N,而HS70的d_(33)系数为179 pC/N。在1~10N的静态力范围内,两类PP多孔膜驻极体的压电d_(33)系数先下降后趋于平稳。以PQ50(厚度60μm)和HS70为振膜制作的超声换能器,其振幅分别为170和26 mV,带宽分别为320和180 kHz,因此,国产PQ50薄膜经微结构调控处理后表现出优于商售VTT薄膜的压电与声学性能。

马来酸酐等离子体聚合改性聚丙烯多孔膜的表面结构与亲水性

以马来酸酐为单体,采用低温等离子体聚合的方法对聚丙烯(PP)多孔膜的表面进行改性。红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等结果表明,马来酸酐以双键聚合,同时伴随着酸酐的开环。低处理功率时以表面聚合为主,酸酐结构破坏较轻,延长聚合时间可以提高聚合量;高处理功率时以气相聚合为主,酸酐结构的破坏加剧,易产生交联结构。马来酸酐等离子体聚合物水解后可产生羧基,但水解作用并不完全,膜表面的亲水性与等离子体聚合条件及聚合物结构紧密相关。

等离子体引发的RAFT接枝聚合对聚丙烯多孔膜的表面改性

采用可逆加成一断裂链转移(RAFT)可控/活性自由基聚合方法,以二硫代苯甲酸-2-腈基异丙酯(CPDB)为RAFT链转移剂并以丙烯酸(AA)为单体,在聚丙烯(PP)多孔膜表面进行了等离子体引发的RAFT接枝聚合改性。聚合动力学研究结果表明:聚合反应具有RAFT聚合动力学特征,等离子体处理可以引发RAFT自由基聚合。以傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞、水通量等方法,研究了改性多孔膜的表面化学与形态结构及孔结构特征。改性多孔膜表面的接枝率随单体转化率的提高呈线性增长,表面亲水性得到显著改善,同时膜孔径及水通量随接枝聚合时间的提高持续减小。其趋势符合RAFT可控/活性自由基聚合机制,实现了多孔膜膜孔径控制的目的。

P(NIPAAm-PEGMA)接枝聚丙烯多孔膜表面的抗污染及自清洁性能

以等离子体引发方法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)(P(NIPAAm-PEGMA))接枝的聚丙烯(PP)多孔膜。考察了改性膜水通量及表面润湿的温敏性质,并研究了其表面抗牛血清白蛋白(BSA)污染及自清洁性能。结果表明,聚乙二醇(PEG)侧链引入后,P(NIPAAm-PEGMA)保留了体积相转变性质,并在低临界溶解温度(LCST)上下均能展现良好的表面亲水性。得益于表面亲水性的改善,改性膜在过滤BSA溶液时的通量衰减率降低至18.8%。经简单的变温水清洗,BSA污染膜的水通量恢复率可达98.2%,且表面甚少污染物残留。P(NIPAAm-PEGMA)接枝链的亲水性及体积相转变是实现改性膜表面自清洁的原因。

聚(N-异丙基丙烯酰胺)接枝聚丙烯多孔膜的油水分离及易清洗性能

以等离子体引发方法制备聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)接枝的聚丙烯(PP)多孔膜。在考察改性膜表面润湿及水通量温敏性的基础上,详细研究改性膜在处理乳化油废水时的油水分离及变温清洗性能。结果表明:因表面亲水性改善,改性膜在低临界溶解温度(LCST)以下油水分离时的通量衰减明显减缓,在LCST以上的稳定通量明显增大,油截留率超过了99%。经简单的变温(35℃/25℃)水清洗,污染膜的水通量恢复率达89.7%。PNIPAAm的体积相转变是改性膜表面易清洗的原因。