PVDF相轉(zhuǎn)化成膜機(jī)理及制膜規(guī)律研究.pdf

1、該文研究了干濕相分離法制備聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride)微孔膜時(shí)的成膜機(jī)理和各種因素對(duì)膜結(jié)構(gòu)的影響.在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提出了動(dòng)態(tài)分相、濃相固化濃度線、預(yù)凝膠結(jié)構(gòu)等新概念,對(duì)濕法相轉(zhuǎn)換成膜機(jī)理和制膜規(guī)律作了研究.認(rèn)為在制膜時(shí),任一鑄膜液微分區(qū)內(nèi)分相是和傳質(zhì)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行,互相影響的一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程;動(dòng)態(tài)分相時(shí)由成核-生長(zhǎng)機(jī)理、或旋節(jié)分相機(jī)理形成的濃稀相結(jié)構(gòu)僅僅是膜的預(yù)凝膠結(jié)構(gòu),該預(yù)凝膠結(jié)構(gòu)在界面張力、膨脹應(yīng)力等外

2、力作用下,聚合物濃相和聚合物稀相的形態(tài)會(huì)發(fā)生長(zhǎng)大、聚并、變形等粗化過(guò)程;只有當(dāng)濃相組成越過(guò)濃相固化濃度線后,當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐哪z結(jié)構(gòu)才固定下來(lái),形成最終的膜結(jié)構(gòu).研究了PVDF溶液在不同狀態(tài)下的力學(xué)性能和相分離特性.研究了添加劑對(duì)相分離過(guò)程的影響,濁點(diǎn)法測(cè)定了各添加劑時(shí)不同溫度下PVDF溶液體系的相圖,采用自制光透射儀測(cè)定了成膜時(shí)的相分離過(guò)程,發(fā)現(xiàn)添加PVP、PEG、LiCl的PVDF鑄膜液體系在成膜過(guò)程中都存在凝膠分相和液液分相兩種相變方式

3、,在30~60℃區(qū)間凝膠分相在較低的非溶劑濃度下先于液液分相發(fā)生,升高溫度使凝膠分相趨向在較高的非溶劑濃度下發(fā)生,LiCl作為添加劑較PEG、PVP對(duì)鑄膜液有較強(qiáng)的致凝膠作用.研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)對(duì)PVDF-DMAc-PVP-H<,2>O鑄膜液體系,較低的鑄膜液溫度和凝膠浴溫度有利于增加膜的有效孔隙率,同時(shí)減小了平均孔徑;在鑄膜液中加入非溶劑是提高膜性能的一種手段,根據(jù)該文中關(guān)于相圖的測(cè)定和制膜實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在鑄膜液中加入6.5wt％的非溶劑水能

4、得到有較好性能的膜;未加非溶劑的鑄膜液隨溶劑的蒸發(fā)不會(huì)發(fā)生凝膠分相,所以膜性能受蒸發(fā)時(shí)間的影響較小,而加入非溶劑的鑄膜液受蒸發(fā)時(shí)間的影響較顯著;隨蒸發(fā)時(shí)間的增加,平均孔徑增加,有效孔隙率減小,所以制膜時(shí)較短的蒸發(fā)時(shí)間有利于得到高性能的膜.隨聚合物濃度的減小,膜有效孔隙率和平均孔徑逐漸增加,在制平板膜時(shí)可以選擇較低聚合物濃度的鑄膜液以得到高性能的膜.在對(duì)制膜規(guī)律研究的基礎(chǔ)上,制得PVDF微孔膜,泡點(diǎn)法測(cè)定孔徑,最大孔徑為0.63 μ m,