醋酸纤维素复合膜CTA
醋酸纤维素的结晶结构与热性能
收稿日期 :2007-09 -24 修回日期 :2008 -02-25 基金项目 :河南省重点科技攻关项目(0623022000) 作者简介 :何建新(1977—), 男 , 讲师 , 博士 。 研究方向为生物医用纺织材料 。 E-mail :hejianxin771117 @ 。
1.3 结构表征与性能测试
1.3.1 取代度和聚合度的测定
根据 ASTM D-871-96 在二氯甲烷 甲醇(体积比
为 90 10)混合溶液中测定醋酸纤维素的特性黏度 η
(dL g), 聚合度 DP 根据式(1)计算[ 2] 。 DP =147 η1.2
(1)
乙酰基的含量 AY (%)根据 ASTM D-871-63 利
用滴定法来测定 , 取代度 DS 根据式(2)计算 。
DS =130.28.64×-AAYY
(2)
1.3.2 红外光谱测试
醋酸纤维素的红外光谱用 NEXUS670 红外 拉
曼光 谱仪 测 定 , 分辨 率 为 2 cm-1 , 每 个样 品 扫 描
100 次 。制备 5.0 mg 的醋酸纤维素粉末和 200 mg 的
图 2 木浆及其合成的醋酸 纤维素的 X 衍射曲线 Fig .2 X-ray diffractogram of wood pulp, CTA , CDA and CDA fiber 表 1 CTA 的晶面参数 Tab.1 Lattice parameter of CTA
2θ(°)
8.48 10.42 13.16 17.12 18.28 21.42 22.99 25.56 26.78 34.60
DO I :10.13475/j .fzxb .2008.10.003 第 29 卷 第 10 期
三醋酸纤维素和二醋酸纤维素
三醋酸纤维素和二醋酸纤维素
随着人们对环保意识的提高，生物降解材料已经成为工业和日常
生活中越来越重要的一种材料。
其中，三醋酸纤维素和二醋酸纤维素
作为两种重要的生物降解材料，备受关注。
一、三醋酸纤维素
三醋酸纤维素（cellulose triacetate，CTA）是一种具有良好
生物可降解性的合成纤维素衍生物。
三醋酸纤维素材料具有的高性能、透明度高、耐热性好、抗溶解性等优点，决定了它在日常生活中的广
泛应用。
例如电影胶片，相纸、X光胶片、液晶屏等。
此外，在医疗诊断、药品包装等领域，三醋酸纤维素也有重要的应用。
二、二醋酸纤维素
二醋酸纤维素（cellulose acetate，CA）是纤维素的醋酸酯化
产物之一。
二醋酸纤维素与三醋酸纤维素相比，其性能更为单一，但
是由于其丰富的资源和生物降解性，使其在日常生活和工业上有着广
泛的应用。
例如，二醋酸纤维素可用于烟花生产、纱制品、伞面、过
滤材料等。
总的来说，三醋酸纤维素和二醋酸纤维素的应用领域不同，但都
有着非常重要的作用。
从对环境的影响来看，作为一种生物降解材料，两种材料都可以降低环境污染的风险，增强可持续发展的理念。
同时，两者的价格也相对较低，能够在工业化生产中被广泛使用。
总之，作为一种生物降解材料，三醋酸纤维素和二醋酸纤维素具
有各自的优点和应用领域。
它们在日常生活和工业中的应用也越来越
广泛，且有着广阔的发展前景。
三醋酸纤维素的应用研究
医疗器械、药品容器等使用放射线进行减
菌、灭菌时，对放射线的照射量进行测量
CTA剂量薄膜
生产商：Fujifilm富士胶片(日本)
三醋酸 纤维素 感光用三醋酸
纤维素片基
偏光用三醋酸
纤维素膜
特种片 片基 胶卷 片基 X光 片基
感光材料片基
感光材料片基
感光材料基本结构
感光材料片基
特点：
三醋酸 纤维素 （TAC） 片基
胶底层、 彩卷片基 125μm 防静电层 胶底层、 胶卷片基 防静电层、 125μm 防粘连层 胶底层、 特种片片基 防静电层、 125\135μm 防粘连层
乐凯胶片
项 目 单位 彩卷 片基 指 标 胶卷 片基 特种片 片基 125±5 \ 135±5 ±5 \ ≥80 ≥20~35 ≤0.5 ≤0.5
目前，生产三醋酸纤维素薄膜的公司仍然 很少，只有，如富士胶片、柯尼卡、柯达等。
绝缘薄膜
应用：
航空电池等的绝缘隔离膜
生产商： 中国乐凯胶片集团公司 规格：
30±2\40±2um
特点：机械强度高、耐穿透能力强、内阻较小、
化学稳定性好
CTA剂量薄膜
原理：
利用三醋酸纤维受电子射线、伽玛射线、 离子束等放射线照射后吸光度直线增加的原理， 制成的放射线测量胶片
厚 度
厚度极差 透光率 断裂强度 断裂伸长率 纵向 收缩率 横向
μm
μm % MPa % %
125±5
±8 \ ≥80 20~35 ≤0.5 ≤0.5
125±5
±8 \ ≥80 20~35 ≤0.5 ≤0.5
液晶用
偏光用三醋 酸纤维素膜
CTA薄膜 偏光眼镜用
国内醋酸纤维产量及进口现状分析
国内醋酸纤维产量及进口现状分析一、醋酸纤维概述醋酸纤维又称醋酯纤维，是仅次于粘胶纤维的再生纤维素纤维，根据醋酸纤维素上的羟基（-OH）被乙酰基(-COCH3)的取代程度，通常分为三醋酸纤维（CTA）和二醋酸纤维（CDA），习惯上将二醋酸纤维称为醋酸纤维。
醋酸纤维的制备大体分为两个部分，一是由纤维素浆粕在浓硫酸作催化剂与醋酐和醋酸反应生成纤维素醋酸酯（又叫醋片），然后将二醋片和三醋片分别溶解于不同的溶剂中，制成纺丝原液，通过干法纺丝工艺制得。
与粘胶纤维、聚酯纤维相比，醋酸纤维的密度较小，甚至低于聚酯纤维，同时醋酸纤维的干强和湿强比粘胶和聚酯纤维都要小，在拉伸和湿加工的过程中需采用温和的方式。
醋酸长丝还具备很多优良性能，如断裂伸长率较大，其弹性和回弹性都比粘胶纤维要好，当其伸长率低于3%时，弹性回复率超过35%，具有类似真丝的性能。
二、醋酸纤维长丝产量及进口现状中国的醋酸纤维工业始于二十世纪五十年代，但发展较慢，由于醋酸纤维长丝生产技术不过关，我国醋纤长丝的应用远远低于粘胶纤维。
随着我国纺织科技人员对醋酸纤维生产技术研究的加深，我国醋酸长丝在纺织等领域的应用也逐渐广泛，2019年1-11月我国醋酸长丝产量达40.15万吨，与2018年同期相比增长8.65%。
我国醋酸长丝进口依赖度较高，近年来醋酸长丝进口数量及金额均呈现逐年增长态势，至2019年，醋酸长丝进口数量为12824.7吨，是2015年的8倍以上，进口金额为6847.8万美元，是2015年的7倍；其中2020年1-3月份醋酸长丝进口数量为1829.2吨，进口金额为890.9万美元。
三、醋酸纤维的应用前景醋酸纤维的物理机械性能和化学性能都相对优良，下游用途很广，其中在纺织、生物医用材料、卷烟等行业应用最为广泛，由于醋酸纤维织物通常具有真丝般的光泽和手感，能够迎合消费者对服饰的美观与舒适性合一的要求，始终占据着高端服装面料、衬里和服饰领域的重要位置。
常见透析器介绍
1.3 改良醋 ETO
酸膜
CAHP 16.4 184 210
106 2.1
改良醋 ETO
酸膜
百特公司生产，可复用，膜厚度在8-40um 之间，具有较高的溶质清除率和水通透性，生物相 容性好
整理ppt
34
常见透析器比较
型号
超滤 系数
AM-BIO- 7.8 650
AM-BIO- 12.0 1000
旭化成பைடு நூலகம்药
改变膜的孔径、开孔率、膜厚度以及与PVP的配合比， 可以改变膜的性能，使其适用于制备多种透析、滤过器 的材料
整理ppt
22
各种膜的性能特点
聚酰胺膜(Polymide,PA) 膜内表面有致密层，在其外层有海绵状支持层，再 外层有指状物构造层, 是非对称性的三层结构 膜孔径500-550 nm，可用于清除低分子量蛋白质 外层由于其亲水性，膜孔不容易被蛋白堵塞， 其性能随时间劣化的倾向小。可持续长时间使用 中空纤维内容易形成血栓，抗凝剂需要量较大
整理ppt
29
透析膜的性能参数
破膜率： 透析膜可耐受的压力为500mmHg(66.5kPa) 由于透析机的安全保护，透析中不可能超过这个压力 临床发生的破膜主要是由于复用透析器过程中压力控制不 当或使用氢氧化钠和次氯酸钠对透析膜腐蚀过大，特别是 纤维素膜
整理ppt
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透析膜的性能参数
抗凝性： 透析器与肝素或其它抗凝剂结合可减少透析中循环肝素的 量，使透析器凝血的机会增加 这种透析器使用前一定要用肝素盐水预冲 有的透析器可适当减少肝素的用量或不用肝素，如聚乙基 乙烯基甲醇（Eval）膜透析器
整理ppt
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透析膜的性能参数
超滤系数：也是评价透析膜质量的关键指标 表示透析膜对水的清除能力,其大小决定脱水量 低通量透析器超滤率（UFR） 4.2-8.0ml/mmHg/h 高通量透析器超滤率（UFR） 20-55ml/mmHg/h
醋酸纤维素膜 紫外吸收
醋酸纤维素膜紫外吸收
醋酸纤维素膜（CA膜）在紫外光区域具有吸收特性。
具体来说，当添加Eu3+/GO复合物时，这种复合膜在200~400nm的紫外光波长范围内展现出良好的紫外吸收效果。
在近紫外区域（260~350nm），1%的Eu3+/GO复合膜展现出良好的紫外吸收特性。
在深紫外区域，虽然紫外透光率有所回升，但这并不影响其整体的良好紫外吸收特性。
而3%和5%的Eu3+/GO复合膜在200~300nm的紫外光区域内展现出紫外全吸收现象，紫外光透光率基本为零。
与纯CA膜相比，Eu3+/GO复合膜大体上表现出良好的紫外吸收能力，并保持了与纯醋酸纤维素膜类似的高光透过性的特征。
以上信息仅供参考，如需了解更多关于醋酸纤维素膜紫外吸收特性的信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
怎样选择超滤膜材料及其适用领域
怎样选择超滤膜材料及其适用领域超滤膜一般为高分子分离膜，用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物（例如：醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料）、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
由此可知，超滤膜最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，或采用其他分离技术所难以完成的胶状悬浮液的分离。
超滤膜的材料可以分为：一．纤维素酯类：二醋酸纤维素（CA）为水系CA（醋酸纤维），其对蛋白吸附比较低，适用于低分子醇类、油脂类溶液的过滤或科研中特殊成分的分析测定三醋酸纤维素（CTA）,亲水性强，非特异性吸附极低，溶剂和小分子溶质在滤过时不会因被膜吸附而产身损失，因此在样品清洗、除蛋白以及需要回收滤过液的操作中，敬意使用三醋酸纤维素膜。
硝化纤维素（CN），其对蛋白等生物大分子吸附力强，用于医学研究及诊断的细菌培养和生物工程；DNA-RNA杂交实验和检定；做液闪测定、放射性示踪物的超净制备和电泳、微量元素分析等。
乙基纤维素（EC）混合纤维素（CN-CA）,适合水溶液，较低的蛋白吸附，流速高，热稳定性强，不适用于有机溶剂，特别适用于水基溶液。
混合纤维素制成的膜，是一种标准的常用滤膜。
由于成孔性孔隙率高，截留效果好，亲水性好，材料易得且成本较低，因此，该膜的孔径规格分级最多，从0.05～8um，约有近十个孔径型号。
该膜使用温度范围较广。
可耐稀酸，不耐有机溶液和强酸、强碱溶液。
不适用酮类、酯类、强酸和碱类等液体的过滤。
性价比高。
应用于：实验室、小生产工艺中除菌、除微粒的过滤；水体中大肠肝菌群的测定，饮用水、地表水、井水等，除菌过滤，溶液中微粒及油类不溶物的分析，水质污染指数测定，气体、油类、饮料、酒等微粒和细菌过滤。
为样品前处理过滤中最为广泛使用的滤膜之一；2微米和5微米的滤膜还用于油料过滤。
再生纤维素,一种高亲水的膜，对蛋白的吸附极低，但用于从低蛋白浓度的稀释溶液中回收蛋白时，可以得到极高的收率。
三醋酸纤维素的应用研究
17
.
乐凯胶片
项目
单位
厚度
μm
厚度极差
μm
透光率
%
断裂强度
MPa
断裂伸长率
%
收缩率
纵向 横向
%
18
.
彩卷 片基
125±5
±8 \ ≥80 20~35 ≤0.5 ≤0.5
指标
胶卷 特种片
片基 片基
125±5
125±5 \ 135±5
22
.
液晶用偏光板基本结构
液晶用CTA薄膜
典型案例 ：液晶显示器 生产商： 中国乐凯胶片集团
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偏光眼镜用CTA薄膜
用途： 典型案例 ： 生产厂商：
主要用于作为眼镜片的支持体 偏光眼镜、立体眼镜 中国乐凯胶片集团
24
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偏光眼镜
25
.
分离膜
26
.
三醋酸纤维素
三醋酸纤维素超滤膜
用途： 样品清洗、除蛋白以及其它需要回收
分数在60.0%~ 62. 5% 的醋酸纤维素。由天然可 再生的纤维素经乙酰化反应得到的产物。
4
.
关于三醋酸纤维
特点： 原材料可再生 低毒性 低燃性或不燃性 良好的光学性以及平滑性
5
.
形态
6
.
应用现状
三醋酸纤维素薄膜作为片基（0.12-0.14 毫 米厚）应用于制作照相胶片已有多年，近年作 为偏光板的支持体（0.04-0.08 毫米厚），大量 应用于制作液晶显示屏LCD，少量应用于分离膜。
应用：
医疗器械、药品容器等使用放射线进行减
菌、灭菌时，对放射线的照射量进行测量
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荷电膜等。
板框式
பைடு நூலகம்
把渗透膜贴在多孔透水板单侧或两侧， 再紧贴在不锈钢或环氧玻璃钢承压板的 两侧，构成一个渗透元件。
把渗透膜装在耐压微孔承压管的内侧或 外侧，制成管状膜的元件。 在两层反渗透膜中间夹一层多孔的柔性 格网，再在下面铺一层供废水通过的多 孔透水格网，然后将它们的一端粘贴在 多孔集水管上，绕管卷成螺旋卷筒，并 将另一端密封，就成为一个反渗透元件 在两层反渗透膜的原料空心纺丝而成中 空纤维管。
一级多段连续式
水的回收率提高，浓缩液的量减少， 但浓缩液中溶质的含量增大。
一级多段循环式
第二段的透过水质较第一段差，这 种方法可得到较高浓度的浓缩液。
多级多段循环式
对膜的选择更广泛每一级膜两侧的浓差减小，操作压差 可以降低对设备的要求降低；但各级多需要泵将料液提高到 较高的压力，能耗增加。
水、溶剂溶解 悬浮物颗 物 粒 胶体和超 水、溶剂小分 过截留分 子 子量的分 子 水、一价离子、 有机物 多价离子 水、溶剂 溶质、盐
超滤
纳滤 反渗透
三、反渗透
1.反渗透的基本原理：压力驱动
渗渗 透透 与 反
2.反渗透膜
1）反渗透的传质机理
氢
键
模
型
水分子逐渐从膜面进入膜内，最后透过膜；溶
质通过高分子链间空穴，以空穴型扩散透过膜。
③流量衰减系数（m） m=
lg Fw lg F 1 lg t
F1——膜运行1h后的水通量，mL/(cm2· h)； Fw——膜运行t个h后的水通量，mL/(cm2· h)； t——运行时间，h。 反渗透膜的物化稳定性主要包括：膜的允许最高使用温度、压 力、适应的pH值范围、膜的耐氯、耐氧化及耐有机溶剂性能等。
四、超滤法
1.超滤法的基本原理
超滤对溶质的 分离机理主要有： 膜表面微小孔径的 机械截留（机械筛 分）；在膜孔中阻 塞、阻滞停留被去 除（阻滞机理）； 在膜表面及微孔内 发生吸附被去除 （一次吸附机理）。
2.超滤的浓差极化现象
超滤的浓差极化现象
在超滤过程中，由于高分 子物质的低扩散性和水的高渗 透性，溶剂和低分子物质不断 透过超滤膜，由主体溶液带到 膜表面的高分子物质，被膜截 留而累积增多，从而形成从膜 面到主体溶液之间的浓度梯度 差，这种现象称为浓差极化。 溶质会在膜面上形成凝胶极化 层，对膜的渗透通量有很大的 阻力，因而膜的透过量急剧下 降，这是超滤过程中一个很大 的问题。
常见膜
均质膜
非对称性膜
微孔对称性膜
常见膜
铝膜
聚酰胺转相膜
纳米管膜
根据截留分子量和孔径的差异可以分为：
悬浮固体、细菌
微滤 孔径 >0.1 μ m ， 截留分子量 30-50 万 以上 超滤 0.1~0.01μ m 截留分 子量 1000~50 万 Da 纳滤 截留分子量 150~1000Da 反渗透 氯化钠截留率≥99%
蛋白质、色素、多糖等 大分子有机物、热原
抗生素、低聚糖及二 价以上离子等
单糖、一价离子
水等小分子溶剂
几种主要膜分离过程区别及用途
膜过程 微滤
推动 力
压力 差 压力 差 压力 差 压力 差
传递机理 颗粒大小形状 分子特性大小 形状 离子大小及电 荷 溶剂的扩散传 递
透过物
截留物
膜类型 纤维多孔 膜 非对称性 膜 复合膜 非对称性 膜复合膜
优先吸附－毛细孔流动模型
（2）反渗透膜的特性
①溶质分离率（R）： R =(1－
cp——透过液浓度，mg/L； cf——主体溶液浓度，mg/L。
cp cf
)×100%
V
Jv=
②溶剂透过速度（Jv）：
S t
Jv——单位膜面积在单位时间内透过的水量，L/(m2•d)； V——透过液容积，L； S——膜的有效面积，m2； t——运行时间，d。
减轻浓差极化的方法
回收率的控制 （单个组件<15%,整机<50％） 流动型态和流程的控制 （压降控制在3.92－4.9MPa） 填料法 搅拌法 扩大扩散系数法
设置湍流促进器
脉冲法
超滤的特性
膜分离效率（即溶质的截留率），以表观截留率（Robe）表示。 Robe =1－ ct——透过液浓度，mg/L； cf——主体溶液浓度，mg/L。
膜分离的示意图
膜
膜过滤常用形式
切向流过滤（错流过滤、表面流过滤）
二、膜分离法的分类及应用
膜分离法的分类方法一般有以下几种： 1.按照分离机理分类：主要有反应膜、离子交换膜、 渗透膜等。 2.按膜的性质分类：主要有天然膜（生物膜）和合 成膜（有机膜和无机膜）。 3.按照膜的结构分类：对称膜、非对称膜和复合膜。 4.按照膜的形状分类：主要有平板型、管型、螺旋 型（卷式）及中空纤维型四类。 应用范围极其广泛，包括化工、环境、生物、 医药、食品、能源等领域。
第六节 膜分离法
主要内容
一、膜分离的含义 二、膜分离法的分类及应用 三、反渗透 四、超滤法
一、膜分离的含义
膜分离法是利用天然或人工合成的不同性 质的膜（能把两相分开的薄层物质），以外界 能量或化学位差作为推动力，利用膜的选择透 过性对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、 分级、提纯和浓缩的方法。主要是借助于流体 中不同组分对膜渗透速率的差别实现分离的单 元操作过程。
反渗透的渗透通量
影响渗透通量的因 素：
操作压差
操作温度 料液速度 料液的浓缩程度 膜材料与结构
（3）反渗透膜的类型
反渗透膜以膜材料的化学组成不同主要有纤维素酯类膜和 非纤维素酯类膜两大类。
纤维素酯类膜主要有二醋酸纤维素膜(CA膜)、醋酸纤维素 复合膜（CTA）及中空纤维膜等。 非纤维素酯类膜主要有脂肪族聚酰胺膜、芳香族聚酰胺膜、 交联芳香族聚酰胺复合膜（PA）、聚苯并咪唑酮(PBIL)膜、 丙烯烷—基聚酰胺和缩合尿素复合膜（如：RC—100、NS— 100复合膜）、聚哌嗪酰胺复合膜（如：Film Tec公司的NF— 40、东丽公司的SU—200等）、氧化石墨膜(GO)，另外还有
管式 3.
反 渗 透 装 置
螺旋 卷式
中空 纤维式
板
框
式
管式反渗透装置
管式反渗透装置
螺旋卷式
中空纤维式
4.反渗透工艺
一级一段连续式
透过液的回收率不高，在工业中很少采用 。
一级一段循环式
部分浓缩液返回进料液贮槽与原有的进料液混合后，再 次通过组件分离。因浓缩液中溶质含量较原料液高，所以透 过液的质量有所下降 。