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1、聚偏氟乙烯分離膜的親水改性摘要III聚偏氟乙烯(PVDF)以其良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗污染性以及耐熱耐輻射性被廣泛地應(yīng)用于膜分離領(lǐng)域，其超濾和微濾膜已成功地應(yīng)用于化工、食品和水處理等領(lǐng)域，在20世紀80年代中期美國的Millipore公司首先開發(fā)了PVDF“Durepore”微孔膜并推向了市場，美國、日本等已經(jīng)將PVDF膜的商品組件應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和水處理領(lǐng)域，在我國，近年來才開始將PVDF膜用于膜蒸餾、氣體凈化、酒類過濾方面的研究，制備出了PVDF平板膜、平板微孔膜和中空纖維微孔膜，但由于PVDF膜的疏水性，應(yīng)用在油水分離、蛋白類藥物分離時容
2、易產(chǎn)生吸附污染，膜的通量有所下降，使得其應(yīng)用受到了限制，目前對于PVDF膜應(yīng)當在原有基礎(chǔ)上，努力開發(fā)出高性能的、小孔徑的親水性超濾膜，并對其進行改性研究，提高PVDF膜的性能和抗污染的能力。第1章緒論11.1功能高分子膜材料簡介1第2章聚偏氟乙烯42.1高分子分離膜材料42.1.1聚偏氟乙烯概述42.2高分子膜的制備62.1.1熔融拉伸法6III2.2.2相轉(zhuǎn)化法62.2.3非溶劑致相分離法8第3章聚偏氟乙烯的改性研究123.1基體改性123.1.1共混改性123.1.2共聚改性143.2表面改性153.2.1膜表面化學(xué)改性153.2.2膜
3、表面輻照接枝改性163.3膜表面等離子體改性17總結(jié)19參考文獻20第1章III第1章緒論1.1功能高分子膜材料簡介膜技術(shù)是自20世紀中期發(fā)展起來的新興技術(shù)，是化工、材料、生物、環(huán)境等學(xué)科領(lǐng)域交叉發(fā)展的產(chǎn)物，主要應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。與常規(guī)水處理技術(shù)比較，膜技術(shù)的優(yōu)良性能主要體現(xiàn)在以下幾個方面：充分去除原水的色度、異味、以及其中所含的微生物和其他一些毒害物質(zhì)，從而可以保障水質(zhì)的可靠性；處理過程中不需要添加其他藥劑，有效防止了二次污染的發(fā)生；設(shè)備緊湊，使用空間小并且易于控制。自1960年以后，膜技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域開始了廣泛使用，目前，不僅廣泛應(yīng)用
4、于海水和苦咸水的淡化、純水和超純水的生產(chǎn)外，在食品、醫(yī)藥、石油、化工、環(huán)保和生物工程等領(lǐng)域也得到了一定應(yīng)用。進入21世紀以來，隨著經(jīng)濟發(fā)展，以及交叉學(xué)科的深入發(fā)展及其滲透，膜技術(shù)迎來了高速發(fā)展的時期，逐漸成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點工程。膜工業(yè)將得到更好的發(fā)展，甚至成為主導(dǎo)未來工業(yè)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。功能高分子與常規(guī)聚合物相比具有明顯不同的物理或化學(xué)性能，如吸附性能、反應(yīng)性能、光性能、電性能、磁性能等，并且具有某些特殊功能的聚合大分子都歸屬于功能高分子材料范疇。到目前為止，人們對膜的定義還比較模糊。簡單來說，就是指兩相之間的選擇性透過屏障。由膜的
5、定義可知，膜作用在兩相之間，并具有選擇透過性，從而達到分離的效果。分離過程原理圖如圖1-1所示。19圖1-1膜分離過程原理圖依靠分離膜的選擇性分離功能，在一定外部條件（如：壓力差ΔP、濃度差Δc、電位差Δφ等）的作用下，通過分離膜，使原液中的某一種或者幾種組分，達到分離的效果，稱為膜分離。功能高分子材料之所以能夠在應(yīng)用中表現(xiàn)出獨特性能，主要與結(jié)構(gòu)有關(guān)，由于功能高分子材料的主鏈上或側(cè)鏈上帶有某種功能的基團，其功能性不僅取決于高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)單元的順序、分子量及其分布、支化、立體結(jié)構(gòu)等一級結(jié)構(gòu)，還決定于高分子鏈的構(gòu)象、高分子鏈在聚集時的
6、高級結(jié)構(gòu)等，后者對于生物活性功能的顯示更為重要。因此，分離膜按照分離原理可分為以下幾種，如表1-1所示。表1-1按分離原理分類的分離膜19分離膜是膜分離技術(shù)的關(guān)鍵，分離膜的物化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對其性能起著重要作用，故要求膜材料應(yīng)該具有良好的成膜性能，化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸、堿、氧化劑等。分離膜按照其聚集狀態(tài)可分為固體膜、液體膜、氣體膜三類，目前應(yīng)用的最多的是固體膜。固體膜主要以有機膜為主，它可以是致密的或多孔的，可以是對稱的，也可以是非對稱的。19第1章聚偏氟乙烯1.1高分子分離膜材料不同的膜分離過程需要不同膜材料制備的膜組件。例如，反滲透膜要求其膜材
7、料親水性能較高；而膜蒸餾的膜材料卻不能有太高親水性，即表現(xiàn)為疏水性；超濾膜則應(yīng)針對具體分離過程而定，因其膜污染情況主要取決于膜材料與被分離物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。因此，單一膜材料很難滿足眾多分離膜過程的要求，這就需要多種不同種類的高分子材料來制膜。目前，已應(yīng)用和研究較多的高分子分離膜材料有幾十種，在此，我們將其分為以下幾類，如表2-1所示：表2-1常用高分子分離膜材料2.1.1聚偏氟乙烯概述聚偏氟乙烯（PVDF）是一種半結(jié)晶性聚合物，含有59.4wt%的氟和3wt%的氫（其結(jié)構(gòu)式如圖2-1所示），其結(jié)晶度一般在35%-70%。熔點約為160℃，熱分
8、解溫度在316℃以上，玻璃化19溫度-39℃左右。由于PVDF優(yōu)異的機械性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及易成膜等性質(zhì)，使其在膜工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。同時PVDF的熔點和分解溫度之
