疏水性PE薄膜的亲水改性及其性能研究
疏水性有机膜的亲水改性及应用研究进展
文章编号 ： ０ ２ ５ ３～４ ３ ２ ０ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ７— ０ ０ ２ ３—０ ４
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｈｙ ｄｒ ｏ ｐ ｈｉ ｌ ｉ ｃ ｍｏ ｄｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｈｏ ｂｉ ｃ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｉ ｒ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
材料 所制 成 的聚合 物 膜容 易吸 附原 料液 中的有机 物 质， 从 而 导 致 膜 污 染 的产 生 Ｊ ， 长 时 间 运 行 后 膜 通
如工业 、 农业 、 医药等 ， 对于节约能源、 保护环境等做 出 了重 要贡 献 。但 该 类 膜 的膜 表 面 亲 水 性 差 ， 限 制 了它们 的应 用 ， 而且 聚 乙烯 、 聚 丙烯 只能 采用 溶融 拉 伸 或者 热致 相转 化法 制 膜 ｊ ， 这 ２种 方 法 的制 膜 过
Ⅳ Ａ 一 ｒ ａ ｎ．Ｈ ⅣＧ Ｘ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ，Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｓｉ ｒ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ６ ４ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
量 和分离性能均下降 ， 需要对膜进行清洗 ， 这样不但 增 加 了运 行 成 本 ， 而 且 降低 了 膜 的使 用 寿 命 Ｊ ， 因
此， 由于其 疏水 的膜 表 面 而 限制 了其 应 用 。另 一 方 面， 亲水性 有 机 材 料 （ 如 聚 乙烯 醇 、 醋酸纤维素等 ）
聚丙烯微孔膜的表面亲水化
聚丙烯微孔膜的表面亲水化徐志康*浙江大学高分子科学与工程学系，杭州310027聚丙烯具有高熔点、高耐热性等优异性能，且价格相对低廉，因而以聚丙烯制成的微孔膜得到了广泛的关注和应用。
但聚丙烯为疏水性高分子，其表面能较低，不易被水润湿；使用过程中的聚丙烯微孔膜(PPMM)表面易吸附疏水或两亲性溶质，造成膜污染，且通常不易经清洗恢复其原有性能，导致使用效率降低，成本增加。
可以认为，限制PPMM进一步广泛应用的难点是污染物质在膜表面和膜孔内的吸附所造成通量的衰减及膜分离能力的降低，蛋白质吸附则是引起膜通量衰减的主要原因。
研究表明提高膜表面的亲水性可显著改善膜的耐生物污染性。
近5年来，我们在不改变PPMM本体性质的前提下，建立了一系列表面修饰方法来提高聚丙烯膜表面的亲水性。
对膜材料进行改性的最简单的方法是涂覆或吸附。
采用乙醇进行浸润是通常采取的方法，但亲水化效果不持久。
我们选用非离子型吐温(Tween)系列表面活性剂对PPMM进行了表面吸附改性，具体方法参照文献1。
表面活性剂的疏水端朝向疏水的PPMM，而亲水端朝外，使得膜表面具有一定亲水性的同时增加了与基膜的粘附力，提高了亲水化效果的持久性。
当表面活性剂的浓度较低时，吸附现象优先在膜孔内发生；随着浓度的提高，部分表面活性剂开始在膜表面发生吸附，进而在膜孔内和膜表面形成胶束，并且可能形成双层吸附。
此外，Tween 85的结构与其它表面活性剂有所不同，在其分子中含有3个疏水性的烷基链，在膜表面吸附时，他们都与膜表面发生作用，形成多点吸附，故改性效果能在一定程度上长久保持。
自由基引发剂引发接枝聚合是常规表面接枝方法。
作者2,3以过氧化二苯甲酰为引发剂、甲苯为溶剂，在熔融挤出－拉伸法制备的聚丙烯中空纤维微孔膜(PPHFMM)表面接枝丙烯酸，当接枝率大于20%时，膜表面水接触角接近0°，亲水性得到提高。
研究不同条件对接枝率的影响，发现60~70°C范围内丙烯酸的接枝率随着温度和单体浓度的提高而提高；在相同温度(70°C)和单体浓度下，分别使用甲苯、二氯甲烷和乙醇为溶剂，结果表明乙醇中丙烯酸接枝率最低；同时，添加交联单体二乙烯基苯能够有效提高丙烯酸的接枝率。
疏水基改性聚丙烯酰胺的研究_童身毅
疏水基改性聚丙烯酰胺的研究童身毅 金晓岚 程 琳(武汉化工学院化工系,武汉430073)摘 要 水解型聚丙烯酰胺(HPAM )通过化学接枝反应在其大分子亲水主链上引入少量的十六碳疏水基团的支链,得到一种疏水基改性的接枝共聚物)))水解型聚丙烯酰胺接枝十六醇(HPAM-g-HDO)。
流变性能测定表明,HPAM -g -HDO 的抗盐、抗剪切等性能较HPAM 有明显提高,是一种性能优异的驱油用增稠剂。
关键词 聚丙烯酰胺 增稠剂 驱油 疏水改性 接枝共聚收稿日期:2003-09-27。
作者简介:童身毅,教授,1966年毕业于北京化工大学,1981年获硕士学位,现从事精细化工产品开发与高分子材料的研究。
传统的聚合物驱油作业中,绝大多数使用聚丙烯酰胺,少数使用黄原胶,但石油工业界普遍认为,现有的聚丙烯酰胺在剪切稳定性和耐温、抗盐等方面的性能需要改进。
菲力浦石油公司研制了三类改性聚丙烯酰胺,通过共聚法引入疏水基112。
国内也有关于疏水基团改性聚丙烯酰胺研究的报道122,如用沉淀聚合法制备疏水缔合型聚合物丙烯酰胺/丙烯酸十四酯共聚物P(AM/TA),此聚合物在1.5%的NaCl 溶液中的粘度较聚丙烯酰胺高。
本研究通过接枝共聚法在聚丙烯酰胺的亲水主链上引入极少量侧基,制备了一类新型水溶性聚合物。
1 实验部分1.1 实验方法在带搅拌器、温度计和冷凝器的四口烧瓶中,加入水解型聚丙烯酰胺(HPAM )(相对分子质量8@106~10@106,工业级)和计量的二甲苯,加热回流脱水约1h 后加入定量的十六醇(化学纯),温度控制在115e 左右,再回流约1h,降温至70~80e ,加入一种含芳香环的偶联剂,保持温度在90~100e 反应3h 。
反应结束后,降温至40e 后出料,真空抽滤,干燥,得到疏水基改性聚丙烯酰胺产物)))水解型聚丙烯酰胺接枝十六醇(HPAM-g-HDO)。
将制得的产物HPAM-g-HDO 试样用热的二甲苯反复洗涤,真空抽滤,干燥,待测。
有机聚合物膜的抗污染亲水改性研究进展
1.引言随着全球人口和经济的增长、工业化不断推进，水资源短缺和水污染问题越发突出，水处理工业的发展程度成为制约社会进步的重要因素。
近年来，以微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等为代表的膜法水处理技术，因具有占地面积小、处理能力强、出水水质好等优点，成为饮用水及污废水处理领域的研究热点。
然而，膜技术在水处理领域的大规模推广仍然面临诸多挑战，其中，膜污染是最突出的问题。
膜组件运行过程中会产生界面浓差极化、形成滤饼层和膜孔堵塞等膜污染现象，导致膜的通量和工艺产水率降低，膜组件使用寿命减少，工艺成本增加。
通过对原水进行预处理或调节膜组件运行参数，可达到减缓膜污染速率的目的。
但从根本上解决膜污染问题，需要从膜材料的研制出发，增强膜本身的抗污染能力。
以目前最常见的聚偏氟乙烯（PVDF）和聚醚砜（PES）有机聚合物膜为例，它们具有良好的物理、化学稳定性，但本身疏水性较强，与水分子的亲和力较差，一方面使得膜的纯水通量较低，另一方面膜表面无法形成水分子薄层，各类原水中普遍存在的有机疏水性污染物容易直接接触膜表面，造成膜孔吸附和堵塞。
因此，增加有机聚合物膜材料的亲水性，成为提高其抗污染性能的重要手段。
本文将有机聚合物膜的抗污染亲水改性分为表面改性和共混改性两大类，分别对相关研究进行综述。
2.膜的表面亲水改性膜材料的表面亲水改性是指在制备的原膜表面通过物理、化学手段引入亲水薄层或亲水官能团，从而提高膜的亲水性，达到增强膜的抗污染能力的目的。
表面改性的改性效果较好，且其作用范围仅为膜表面，不影响膜基体的基础性能。
通常表面改性又可分为两种，引入薄层的表面改性方法称为表面涂覆法，引入官能团则称为表面接枝法。
2.1表面涂覆法表面涂覆的原理是在疏水原膜表面吸附、交联或聚合成一层亲水涂层。
浸渍涂覆是表面涂覆改性的常用方法。
将原膜浸入一定浓度的待涂覆材料的溶液中，一定时间后取出即可实现膜的涂覆改性。
常见的涂覆材料包括聚乙烯醇、聚多巴胺等无毒、生物相容性好、反应条件温和、容易形成光滑涂层的有机材料，以及以Al2O3、TiO2、碳纳米管等为代表的性质稳定、亲水性良好的纳米材料。
疏水性有机高分子材料表面亲水性改善研究及应用现状
2003年第1期 矿 产 与 地 质第17卷2003年2月M I N ERAL R ESOU RCES AND GEOLO GY总第94期疏水性有机高分子材料表面亲水性改善研究及应用现状①张 静,李 蘅,肖筱瑜(桂林矿产地质研究院,广西桂林541001)摘 要:系统介绍了改善疏水性有机高分子材料表面亲水性的物理和化学方法,简要讲述了现阶段改性疏水性有机高分子材料的用途及前景。
关键词:材料表面与界面;有机高分子材料;综述;表面改性;疏水性;亲水性中图分类号:TQ050.422;TQ050.425 文献标识码:B 文章编号:1001-5663(2003)01-0087-03 有机高分子材料可广泛应用于纺织、医药、建筑等行业,一直受到人们的重视。
在实际工作中,疏水性有机高分子材料由于表面的非极性,致使其与水溶液的润湿不理想,从而给材料的用途带来许多局限,例如:用于纺织工业中的绦纶纤维由于材料表面的疏水性导致其织品不能吸收人体的汗液,不利于做衣物;用做隐形眼镜的硅橡胶材料若不能与人眼中水溶液很好的亲和,将无法实际应用。
由此可见,改善疏水性有机高分子材料的表面亲水性与人们生活密切相关,已成为人们长期关注的课题。
人们研究发现:表面、界面结构与状态的改善可以改变材料的某些性能和适用性,通过对疏水性有机高分子材料表面化学和物理处理,改善材料的亲水性能,使其更好地为人类所用。
1 材料润湿原理通常材料表面与水溶液之间存在润湿过程,可以用扬氏方程表示:Χs-g=Χs-l+Χl-g co sΗ(1)其中Χs-g、Χs-l、Χl-g分别表示固体与气体、固体与液体及液体与气体表面张力(表面能),Η为接触角,表示为固、气、液三相平衡时,从三相交界点O处取单位长度微元沿液-气界面作切线,其与固液界面的夹角(夹有液体),如图(1)所示:从方程(1)可见:表面能Χs-g高的固体容易与水溶液发生润湿。
由此,要想提高材料的亲水性,就要提高材料的表面能。
聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜的表面亲水改性研究的开题报告
聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜的表面亲水改性研究的
开题报告
一、研究背景和意义
聚丙烯和聚偏氟乙烯是常用的微孔膜材料，在膜分离、过滤、纯化等方面具有广泛的应用。
然而，这两种材料的性质不同，聚丙烯亲水性较强，而聚偏氟乙烯则具有较强的疏水性。
由于材料表面性质的影响，这两种材料的应用范围和效果也有所不同。
因此，对聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜表面的亲水性改性研究具有重要的理论和实际意义。
二、研究目的
本研究旨在探究不同方法对聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜表面亲水性改性的效果，以便充分利用这两种材料的优良性质，拓展其在膜分离、过滤、纯化等领域的应用。
三、研究内容
本研究主要包括以下内容：
1.对聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜进行表面处理，包括物理处理和化学处理两种方法。
2.利用不同的表面改性处理方法，对处理前后的聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜表面接触角进行测试，评估亲水性改性效果。
3.运用扫描电镜、红外光谱等手段，对改性处理前后的微孔膜进行表面形貌和化学结构的分析，并探究改性机理。
四、研究意义
通过本研究，可以提高聚丙烯和聚偏氟乙烯微孔膜在生产和应用中的亲水性，拓宽其应用领域，同时也对对微孔膜的表面改性研究提供参考和借鉴，为环境工程和生物领域的研究提供技术支持。
疏水性聚酰亚胺复合薄膜的制备及其性能研究
- 8 -高 新 技 术聚酰亚胺是芳香杂环聚合物，其耐热性、机械性和耐化学性较好，已广泛应用于航空、航天、核电和微电子领域。
由于分子结构中存在电荷转移配合物（CTC ），因此常见的芳香族聚酰亚胺材料在可见光区的透射率较低[1]。
此外，分子结构上存在具有亲水性的亚胺环，它具有较高的吸湿性。
这些问题限制了其在光学领域的应用范围。
轻量化光学系统迫切需要具有良好透光性、均匀性和表面疏水性的高性能聚酰亚胺膜（PI ）。
在惯性约束聚变物理试验中，超薄聚合物膜是国家点火装置（NIF ）常用的靶材，典型的是各种窗户或帐篷[2]。
在许多研究中，为了提高聚合物衬底的性能，研究者对多层聚合物-无机复合材料进行了研究[3]。
聚合物膜上的无机层可以起到互补涂层成分的作用，可以提供理想的性能，例如高透光率、高导电性和高导热性的聚合物。
二氧化硅膜通常作为抗反射材料用于镜面基材料，并有助于形成疏水表面。
与传统的物理气相沉积、化学气相沉积相比，溶胶-凝胶法更便宜，更便于大面积涂覆。
该文主要研究了采用简单、高效的溶胶-凝胶法制备SiO 2-聚酰亚胺-SiO 2复合膜（PI-SiO 2）。
成功地在聚酰亚胺膜的两侧涂覆了均匀性良好的SiO 2层。
通过比较光学性能、亲疏水性、热学性能和力学性能，有助于了解SiO 2层对复合薄膜性能的影响。
1 材料与方法1.1 试剂4，4′-二氨基苯并苯胺（DABA ，98%）、4，4′-二氨基-2，2′-二甲基联苯（TMDB ，98%）、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐（BPDA ，98%）和N ，N-二甲基乙酰胺（DMAC ，99%）购自中国上海TCI 试剂公司；3-（三甲氧基硅基）甲基丙烯酸丙酯（MPS ，97%）、盐酸（HCl ）、正硅酸四乙酯（TEOS ，98%）、乙醇（99.8%）、正丁醇（99.8%）、氢氧化铵溶液（28%）和2-羟基-2-甲基丙烯酮（97%）购自Aladin 试剂（中国上海）。
PET薄膜超疏水改性研究
PET薄膜超疏水改性研究陈早;沈志妹;管自生【摘要】以正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇、氨水为原料合成SiO2溶胶.通过浸渍提拉涂膜工艺,在经空气等离子体改性后的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上制备SiO2涂层,最后利用全氟癸基三氯硅烷(FAS)对其表面进行修饰形成透明超疏水表面.研究了提拉速度对膜层疏水性和透过率的影响.结果表明,以提拉速度2.0 mm/s 镀SiO2涂层时,经修饰后样品对水的接触角高达168°,且透过率在可见光范围内最高也可达到86％.超疏水薄膜在中性及微酸性条件下有着较好的稳定性,浸泡10d 表面接触角仍大于150°.经过多种耐磨测试,薄膜的接触角有所下降但仍大于120°.【期刊名称】《现代塑料加工应用》【年(卷),期】2016(028)003【总页数】4页(P12-15)【关键词】超疏水;透明;聚对苯二甲酸乙二醇酯;薄膜;溶胶-凝胶【作者】陈早;沈志妹;管自生【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京,210009【正文语种】中文水对固体表面的接触角是表面润湿性的重要衡量标准,通常将水接触角大于150°而滚动角小于10°的表面称为超疏水表面。
超疏水表面具有超疏水、自清洁、防污、减阻等特性，在日常生活和工农业生产中有着巨大潜在的应用前景[1-2]。
在透明基底上构造出超疏水表面，对玻璃仪器、太阳能电池板、医疗设备有着潜在的应用价值[3]。
但多数研究都是以耐高温的玻璃片为基底，很少以透明聚合物为基底制备超疏水表面。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜是一种常用的工程塑料膜，具有透明、耐化学腐蚀及强韧性等优异性能，在日常生活及工业生产中有着广泛的应用，若能赋予其超疏水自清洁性，将使其具有更广阔的应用前景。
下面报道了一种在常温下，在经空气等离子改性的PET薄膜上，制备出具有透明性和稳定性的超疏水薄膜。
聚乙烯醇材料超疏水改性现状及发展趋势
聚乙烯醇材料超疏水改性现状及发展趋势聚乙烯醇（PVA）材料由于具有亲水性，作为良好的环境友好型材料，在化工、生物医学、包装等各个领域有着重要的应用。
其使用形式主要是薄膜材料。
聚乙烯醇薄膜材料的优点突出，具有良好的透明度和光泽性、良好的气体阻隔性、极佳的强韧性、耐撕裂性和耐磨性等，并在一定条件下具有水溶性和生物降解性，是近年来发展迅速的新型绿色材料之一[2-6]。
但与此同时，亲水性也限制了其应用领域。
因此，近年来，对于聚乙烯醇材料尤其是聚乙烯醇薄膜表面的超疏水改性成为重要的研究方向。
1超疏水相关定义润湿指液体与固体发生接触时，液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象。
而润湿性常常被用于考察表面的疏水性能。
而润湿性的考察往往涉及到接触角的概念。
接触角是指液体/气体界面接触固体表面而形成的夹角，其是由三个不同界面相互作用的一个系统。
最常见的概念解说是，一个小液滴在一单位横向的固体表面，由杨格一拉普拉斯方程所定义的水滴的形状，接触角扮演了约束条件。
接触角模型见图1，其中θc指接触角，γLG指液-气界面表面接触角，γSL 指固-液界面表面接触角，γSG指固-气界面表面接触角。
一般而言，接触角的数值满足杨格-拉普拉斯方程，即γLG COSθC= θSG - γSL，θC也被称作杨氏接触角[7-8]。
但杨氏方程没有考虑到真实固体表面在一定程度上存在粗糙不平及化学组成不均一的情况，而事实上，接触角的数值并不唯一。
对某一固体表面上已达平衡的水滴纪念性加水或抽水来使接触角增大或减小，定义接触线开始前移时的临界接触角为前进角（θa），而接触线收缩时的临界接触角为后退角（θr），θ。
与θ，两者的差值称为接触角滞后。
真实的接触角数值则处于前进角和后退角的范围之间。
由于存在接触角滞后的现象，在倾斜的表面上，随着倾斜角的增大，在重力作用下，水滴前部分的接触角增加而后部分减小。
达到临界接触角时水滴会向下滑动，定义此时的倾斜角为滚动角a。
聚偏氟乙烯膜亲水改性研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第8期·2480·化工进展聚偏氟乙烯膜亲水改性研究进展张松峰，吴力立（武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉430070）摘要：聚偏氟乙烯以其优异的力学性能和化学性能被广泛用于制备微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等水处理膜材料，然而由于其极强的疏水性，使其在用于水处理过程中存在通量低和容易被污染等缺陷，这极大地降低了水处理效率和薄膜的使用寿命，因此对其亲水改性具有重要的实际意义。
本文根据改性方法的异同，将近几年来国内外对聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究工作按共混改性、共聚改性、表面接枝改性和表面涂覆改性等方法进行了综述，通过不同改性方法对聚偏氟乙烯水处理膜的亲水效果、渗透能力和防污染性等方面的影响，着重比较讨论了各种改性方法的改性效果及优缺点。
最后对未来聚偏氟乙烯膜的亲水改性研究及工业化应用的发展趋势进行了展望。
关键词：聚偏氟乙烯；膜；亲水改性；水接触角；渗透性；防污染性中图分类号：TQ 028.8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）08–2480–08DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.08.27Research progress of hydrophilic modification of polyvinylidene fluoridemembranesZHANG Songfeng，WU Lili（School of Materials Science and Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan430070，Hubei，China）Abstract：Polyvinylidene fluoride（PVDF），due to its excellent mechanical and chemical properties，has been widely used to prepare microfiltration，ultrafiltration，nanofiltration and reverse osmosis membranes for water treatment. However，its strong hydrophobicity makes it easy get fouled and poor permeability in the water treating process，so it is beneficial to improve the hydrophilic properties by modification. This paper summarized the researches of PVDF hydrophilic modification in recent years from the aspects of blending，co-polymerization，surface grafting and surface coating. By comparing the influence of hydrophilicity，permeability and anti-fouling among various modification methods，we introduced the modification effect and the advantages and disadvantages of various methods. Finally，the trends of PVDF hydrophilic modification research and its industrialization were prospected.Key words：polyvinylidene fluoride；membranes；hydrophilic modification；water contact angle；permeability；anti-fouling聚偏氟乙烯（PVDF）是一种线型半结晶型聚合物，由于C—F键键长较短，键能高，使其具有力学性能优良、耐热、耐化学腐蚀、耐冲击、不易降解、易成膜等诸多特点，因而被认为是制备水处理分离膜的优选材料之一[1-2]。