PVC/PAN共混超滤膜的研究 Ⅱ.铸膜液组成对膜结构与性能的影响

实验表明,铸膜液浓度、PVC 分子量及其分布主要是通过它们对膜孔大小的影响来影响膜的性能。铸膜液浓度提高,膜孔缩小,截留率提高而透水率下降。这种影响在铸膜液百分浓度低于15%时尤为明显。分子量的均一则有利于膜孔的均一。聚乙二醇因其具有较多的羟基,当被添加到PVC/PAN 共混铸膜液中时,既起交联剂的作用,又起溶胀剂的作用,前者有利三维聚合物网络的形成而提高截留率,后者有利提高开放形孔所占的比例而增大透水率。

高分子量聚丙烯腈中空纤维膜铸膜液流变性能的研究

采用气压式毛细管流变仪对聚丙烯腈/二甲基乙酰胺/聚乙烯吡咯烷酮(PAN/DMAc/PVP)中空纤维铸膜液的流变性能进行了研究.实验结果表明,该铸膜液属假塑型流体.物料性质,如PAN分子量、PAN质量分数、添加剂质量分数会影响体系的流动性能.PAN分子量为Mη=13.1×104、PAN质量分数为14%、添加剂PVP质量分数为10%时,该铸膜液的流动性最好.另外,温度对体系的流动性也有影响.对特定的PAN铸膜体系来说,升高温度使体系的黏度降低,流动性变好;而当体系中PAN分子量增大、PAN质量分数增加时,体系的黏度增大,活化能变大,因而对温度的敏感性也增强.

铸膜液溶剂对醋酸酯型改性淀粉膜结构及性能的影响

以醋酸酯型改性淀粉(简称醋酸酯淀粉)为原料,分别以二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮和1,4-二氧六环为铸膜液溶剂,用浇铸法制备醋酸酯淀粉膜,并研究了铸膜液溶剂对膜致密性、膜结晶度、膜耐水性及膜在土壤中降解速率的影响.实验结果表明:铸膜液溶剂的挥发速度越慢,则膜的致密性越好,结晶度越高;醋酸酯淀粉膜在土壤中能降解,致密性好的膜耐水性能较好并且土壤降解速率较低.

非溶剂添加剂对共聚砜铸膜液体系及膜性能与结构的影响

以含二氮杂萘酮结构的新型共聚砜为膜材料 ,通过浊点滴定法和特性粘数的测定研究了几种非溶剂添加剂对铸膜液体系的影响 .并由共聚砜 NMP 添加剂三组分相分离曲线数据计算了共聚砜的Θ溶剂中NMP与添加剂的比例 ,考察了添加剂EGME用量对共聚砜超滤膜结构和性能的影响 .发现当EGME NMP接近Θ组成时膜性能发生突变 ,在EGME NMP低于Θ组成时 ,膜的水通量随添加剂用量的增大而增大 ,截留率基本不变 .

铸膜条件对相转化法制备PVDF微滤膜性能的影响

研究了浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜过程中挥发时间、凝胶浴温度、铸膜厚度和铸膜速度对成膜的形态结构、孔隙率、过滤性能以及污染性能的影响。结果表明,随挥发时间延长,成膜孔隙率变小,纯水通量先增加后减小,以10 s为挥发时间制得的膜抗污染性能最强;随凝胶浴温度的升高,孔隙率、纯水通量及抗污染性能先增大后减小,在45℃成膜污染速率最低;随铸膜厚度的增加,纯水通量逐渐减小,孔隙率呈现先增加后减小的规律,且铸膜厚度为0.25 mm时成膜抗污染性能最好。

凝固浴和铸膜液对新型纤维素超滤膜的影响

以纤维素为原料,NMMO为溶剂,用相转化法制备超滤膜,并研究了凝固浴浓度、温度、有机醇作凝固剂及铸膜液浓度对膜性能的影响。

全氟磺酸质子交换膜的溶解及再铸膜性能分析

全氟磺酸树脂溶液在质子交换膜燃料电池和电化学中很有用途 .利用二甲基亚砜 ,在 170～ 180℃和氮气保护的条件下对Nafion 115进行了溶解实验 ,获得了两种膜溶液 .利用膜溶液制得了再铸膜 ,并测定了再铸膜的交换容量、含水率和电导率等 .结果表明 :再铸膜的交换容量、含水率和电导均低于其母膜Nafion 115 。

PEG浓度及温度对聚砜铸膜液流变学和热力学性质的影响

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为混合溶剂,以聚乙二醇(PEG)为添加剂制备聚砜(PSF)铸膜液,采用旋转流变仪测定PSF铸膜液黏度,采用浊点滴定法绘制浊点相图,定量研究了温度和PEG浓度对聚砜铸膜液流变学和热力学性质的影响。在剪切速率0～100s-1范围内,对铸膜液剪切速率和剪切应力的检测值进行拟合,得知聚砜铸膜液为牛顿流体,进而求出聚砜铸膜液的黏度值。结果表明,聚砜铸膜液黏度随PEG浓度的增大而增大,随温度的升高而减小。PEG减弱了铸膜液对非溶剂的容纳能力,加速铸膜液的液-液相分离;温度升高可增大铸膜液对非溶剂的容纳能力,减缓铸膜液的液-液相分离。

制膜过程中铸膜液流体力学不稳定性与超薄膜的适宜厚度

通过理论分析和实验研究证明了成膜过程中铸膜液的流体力学不稳定性是导致膜表层缺陷孔洞的重要原因,而膜厚是影响流体力学不稳定性的重要参数。适当的厚度可以抑制失稳的发生,从而减少甚至消除膜表层的缺陷孔洞,在使膜获得高透水率的同时使膜获得高分离性能。

聚砜超滤膜铸膜液中良溶剂效应的粘流性表征

聚砜超滤膜铸膜液中,良溶剂的影响是决定超滤膜的主要因素之一。我们测定了聚砜在六种良溶剂里的特性粘数,聚矾浓度为9—24g/mol时不同良溶剂铸膜液的粘度,温度在30—80℃时聚砜浓度为15g/mol不同良溶剂的粘流活化能和不同种类有机添加剂对聚砜——DMAC体系引起粘流活化能的变化。经综合分析得出:相同条件下的铸膜液粘度可表征良溶剂间的差别,良溶剂的极性是产生这一差别的根源,筛选出的极性质子性溶剂吗啉是制备聚砜超滤膜较好的良溶剂。

非溶剂添加剂对PES/NMP铸膜液性质的影响

依据文献报道的PES/NMP(聚醚砜 /N -甲基吡咯烷酮 )制膜体系的浊点数据和特性粘数 ,从传统的宏观热力学和铸膜液中高分子的构象两方面讨论了非溶剂添加剂的种类和加入量 (邻近比 )对PES/NMP铸膜液性质的影响 .非溶剂添加剂改变了PES/NMP铸膜液的热力学性质和PES分子的构象 .这种效应依非溶剂种类的不同而显著不同 .非溶剂添加剂对铸膜液性质的影响不仅表现在种类的差别上 ,也和无因次量———邻近比密切相关 .邻近比可以表征铸膜液的热力学状态和混合溶剂的质量 .铸膜液的邻近比增大 ,混合溶剂的质量下降 ,铸膜液的热力学稳定性降低 ,PES分子的构象也由舒展状态逐渐收缩 .聚合物分子的构象对成膜过程的影响十分显著 ,研究成膜机理不能忽视非溶剂添加剂对铸膜液中高分子构象的影响 .

聚砜/二甲基乙酰胺/聚乙二醇中空纤维铸膜液的流变性能

本文用气压式毛细管流变仪对聚砜/二甲基乙酰胺/聚乙二醇中空纤维铸膜液的流变性能进行了分析与讨论。

乙二醇甲醚对聚芳醚砜铸膜液体系及膜性能与结构的影响

以新型的耐高温材料——含酚酞侧基的聚芳醚砜(PES-C)为膜材料,采用浊点滴定法、粘度的测定和凝胶动力学实验考察了乙二醇甲醚对铸膜液体系的相分离曲线、粘度和凝胶速度的影响。并采用相转化法在平板刮膜机上制备了一系列超滤膜,研究了乙二醇甲醚对膜性能和结构的作用规律。结果表明,凝胶前锋位移的平方与时间并不是像前人得出的结论,呈良好的线性关系,而是呈曲线关系,浸入凝胶过程并非单纯受Fick扩散控制。乙二醇甲醚含量增加,使三元体系发生相分离时所需的水量降低,铸膜液粘度增加,凝胶速度下降。乙二醇甲醚浓度增加,膜结构支撑层中指状孔减少,海绵状结构增加,水通量降低,截留率上升。

Nafion~膜的回收及再铸膜在直接甲醇燃料电池中的应用

利用异丙醇水溶液溶解废弃Nafion膜，异丙醇体积分数在60％～75％之间的水溶液能在220℃相对较快的溶解Nafion膜制得溶液，利用二甲基亚砜(DMS0)作为溶剂制备再铸膜。再铸膜酸度(EW)和溶胀度(SW)测试结果接近商品膜数值；红外光谱、X射线衍射分析表明再铸膜具有与商品膜相似的结构；甲醇渗透、电池性能测定结果表明，与商品Nafion115膜相比，具有相同厚度的再铸膜降低了甲醇渗透，适合应用于直接甲醇燃料电池中。

聚己内酰胺铸膜液的制备及性能

为了避免常规聚酰胺铸膜液的酸性腐蚀,基于热致相分离法(TIPS),优选出N-乙基邻对甲苯磺酰胺(N-E-O/PTSA)作为聚酰胺铸膜液的稀释剂。热失重分析表明,铸膜液具有较好的热稳定性,分解温度远高于制膜温度200℃。此外,差示扫描量热法显示,稀释剂降低了聚酰胺6(PA6)的熔融温度,符合Flory聚合物-稀释剂体系熔点降低方程。为构筑TIPS法制膜的多重微孔结构,铸膜液中添加了微米Si O2,从而提高了PA6/N-E-O/PTSA体系的结晶温度,而对熔融温度的影响较小。

溶剂对全氟磺酸再铸膜性能的影响

将氯碱工业用过的废离子交换膜放入乙醇水溶液中,在250℃和10MPa条件下溶解4h,固液分离后,得到了浓度为7.2%的全氟磺酸离子交换树脂(PFSI)溶液。并分别利用高沸点溶剂(HBPS)——二甲基亚砜(DMSO)、乙二醇(EG)、吡硌烷酮(NMP)和二甲基甲酰胺(DMF)置换其中的低沸点溶剂,采用浇铸法制备了再铸全氟磺酸质子交换膜。通过测定再铸膜(RCM)的交换容量、电导率、抗拉强度和X射线衍射谱图等研究了浇铸温度、浇铸时间和HBPS种类等条件对RCM性能的影响。结果显示:RCM的最佳成膜温度和时间分别为140℃和2h,温度高于180℃,部分PFSI开始分解,电导率和离子交换容量有所下降,时间低于2h,HBPS不能完全从RCM中挥发,RCM的机械强度和稳定性低。HBPS的种类和加入比例影响RCM的结晶程度和晶粒大小,HBPS加入量过少,在HBPS挥发完之前,PFSI没有足够的时间结晶,稳定性差,最好的HBPS是二甲基亚砜和吡硌烷酮,RCM与Nafion112具有相近的燃料电池性能。

铸膜液流体力学特性与膜形态结构

通过对铸膜液的流体力学稳定性分析和计算机模拟,研究了与铸膜液流体力学特性相关的膜形态结构,结果表明流体力学不稳定性会导致膜面周期性地出现凹凸不平、聚集体和孔洞等结构。还探讨了过量分子作用势梯度、重力、粘度和表面张力等因素对这些形态结构的影响及消除这些不良结构的原则,用纹影仪观察了铸膜液的蒸发过程,证实铸膜液蒸发过程中出现流体力学不稳定性所致的不均匀结构和对流结构。用光学显微镜和电子显微镜观测了成膜后的形态结构,验证了理论分析结果。

聚乙烯吡咯烷酮为成孔剂的中空纤维铸膜液研究

本文用气压毛细管流变仪对聚砜／二甲基乙酰胺／聚乙烯吡咯烷酮中空纤维铸膜液的流变性能进行了分析与讨论。

铸膜液组成对聚丙烯腈超滤膜性能的影响

分析了由不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)与添加剂聚乙二醇(PEG)及无水LiCl组成的铸膜液对PAN超滤膜性能的影响.结果表明:用大庆腈纶厂生产的PAN可制得对牛血清白蛋白(BSA)截留率大于90%的超滤膜;w(PAN)大于18%时,膜的纯水通量稳定;w(PEG)为6%时,可制得膜通量较高的PAN超滤膜;仅添加无水LiCl不易得到高性能的PAN超滤膜;采用O3与砂滤结合处理原水可以预防胶体和大分子对PAN膜的污染.

铸膜液温度和预蒸发时间对玉米秸秆纤维素膜性能的影响

采用多聚甲醛/二甲基亚砜为溶剂溶解玉米秸秆纤维素,纤维素质量分数为6.5%,改变铸膜液温度以及预蒸发时间进行刮膜,以水为凝固浴,得到玉米秸秆纤维素膜.采用紫外可见分光光度计、万能材料试验机和水通量测试对膜进行表征,得出最佳铸膜液温度为20℃和最佳预蒸发时间为30min,此时膜的拉伸强度为58.75MPa,断裂伸长率为22.49%,且所制备的膜具有较好的透光性.