多元共混PVDF超滤膜的结构和性能研究

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PEO改性PVDF复合超滤膜研制及其性能研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，ｔｈｅｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｆａｂｉｒｃａｔｅｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＰＥＯ）／ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｌｆｕｏｉｒｄｅ（ＰＶＤＦ）ｕｌｔｒａｉｆｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓｗｉｈｔｔｈｅｕｓｅｏｆｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ（ＰＶＰ）ａｓｄｉｓｐｅｒｓａｎｔａｎｄＮ，Ｎ — ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ（ＤＭＡＣ）ａｓｓｏｌｖｅｎｔ．ＢｙａｄｄｉｎｇＰＥＯｐａｒｔｉｃｌｅｓｔｏＰＶＤＦ，ａｎｄ
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聚偏氟乙烯功能性薄膜的制备、结构调控及性能研究

聚偏氟乙烯功能性薄膜的制备、结构调控及性能研究聚偏氟乙烯（PVDF）功能性薄膜的制备、结构调控及性能研究引言：聚偏氟乙烯（PVDF）作为一种常用的聚合物材料，因其良好的绝缘性、耐腐蚀性和热稳定性，在电子、能源和环境等领域展示了广泛的应用潜力。

近年来，通过结构调控，可以制备出具有特殊功能的PVDF薄膜，如压电、热电、超疏水等，从而拓展其在科技工业中的应用。

本文将重点讨论PVDF功能性薄膜的制备方法、结构调控以及性能研究进展。

一、PVDF功能性薄膜的制备方法1. 溶液法制备：将PVDF溶解于合适的溶剂中，通过旋涂、浇铸或喷涂等方法在基底上得到薄膜。

2. 热压法制备：将PVDF粉末加热至熔点以上，然后在加压条件下使其冷却固化，得到均匀的薄膜。

3. 拉伸法制备：将PVDF薄膜在合适的温度条件下进行单向或多向拉伸，从而获得具有特殊结构和性能的薄膜。

二、PVDF薄膜的结构调控1. 聚合度控制：通过聚合反应条件的调整，可以控制PVDF分子链的长度，从而影响薄膜的机械强度和热稳定性。

2. 结晶度调控：通过不同的拉伸温度和速度，可以达到调控PVDF薄膜的结晶度，进而调控其压电和热电性能。

3. 复合材料改性：将其他材料（如纳米颗粒、碳纳米管等）引入PVDF薄膜中，可以改善其机械、电学和光学性能。

三、PVDF功能性薄膜的性能研究1. 压电性能：采用电介质弛豫谱（DEP）等实验方法，研究PVDF薄膜在外加电场下的压电响应，用于传感器和压电发电等领域。

2. 热电性能：利用瞬态热法（TGS）和热电比较法（Seebeck）等实验手段，研究PVDF薄膜的热电转换效率和功率因子，用于热电能量收集和转换。

3. 超疏水性能：通过改变PVDF薄膜的表面形貌或引入疏水性表面涂层，研究其在润湿性能和抗污染性方面的应用潜力。

结论：聚偏氟乙烯（PVDF）功能性薄膜通过不同的制备方法和结构调控手段，可以获得具有特殊功能的薄膜材料。

其在压电、热电和超疏水等领域的研究表明，PVDF薄膜具有广泛的应用潜力。

基于EfOM的PVDF超滤膜共混改性及膜抗污染机制解析

基于EfOM的PVDF超滤膜共混改性及膜抗污染机制解析基于EfOM的PVDF超滤膜共混改性及膜抗污染机制解析近年来，随着水资源日益短缺以及水环境污染问题日益严重，超滤技术作为一种高效的水处理技术受到了广泛关注。

聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜作为一种常用的材料，具有良好的化学稳定性和机械强度，但其亲水性较差，往往容易被污染物堵塞，导致膜的通量降低。

因此，研究如何提高PVDF超滤膜的抗污染性能，对于超滤技术的实际应用具有重要意义。

环境有机物（EfOM）是影响超滤膜性能的关键因素之一。

在水处理过程中，EfOM中的微生物、胶体、蛋白质等有机物会聚集在膜表面，形成一个致密的附着层，称为污染层。

该层会阻碍水分子通过膜孔，导致膜的通量降低，甚至导致膜完全失效。

因此研究EfOM对PVDF超滤膜抗污染性能的影响，对于理解污染机制，进一步优化超滤膜的性能至关重要。

为了改善PVDF超滤膜的抗污染性能，可以通过共混改性的方法来引入其他物质，如亲水性增强剂、抗污染剂等。

亲水性增强剂可以提高膜表面的亲水性，降低EfOM的吸附和堵塞，从而提高膜的通量。

常用的增强剂有聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）等。

抗污染剂可以改变膜表面的结构和性质，降低污染物与膜表面的作用力，减少污染物的吸附和堵塞，从而提高膜的抗污染性能。

常用的抗污染剂有聚乙烯亚胺（PEI）、聚乙烯醇（PVA）等。

共混改性可以通过调控共混体系的成分组成、配比和添加剂的用量来实现。

例如，在PVDF超滤膜中添加一定比例的PVA和PEI，可以有效降低EfOM的吸附，改善膜的抗污染性能。

其机制主要包括以下几个方面：首先，亲水性增强剂的引入可以显著提高膜表面的亲水性。

通过PVP、PVA等亲水性增强剂的作用，膜表面的稀释效应使EfOM的吸附能力降低，从而抑制了污染层的生成。

其次，抗污染剂的引入可以改变膜的表面形态和结构。

PEI的引入可以为膜表面提供阴离子静电层，并形成一层较为均匀的截留层，阻碍EfOM堵塞膜孔，提高膜的抗污染性能。

聚偏氟乙烯PVDF超滤膜的制备与性能的研究

改性聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜的制备与性能的研究施柳青卞晓锴陆晓峰中国科学院上海应用物理研究所，上海201800摘要：以改性聚偏氟乙烯（PVDF-马来酸酐）为膜材料，绘制了PVDF-DMAc，PVDF-NMP，PVDF-DMF，PVDF-DMSO 不同溶剂体系的三元相图；采用浸没沉淀相转化方法制备超滤膜，研究了铸膜液中溶剂体系、不同聚合物浓度以及添加剂浓度变化对膜性能的影响，对膜的亲水性和抗污染性能进行了测试和对比。

结果表明：在聚合物-溶剂二元体系发生相分离过程中，所需非溶剂( 水) 的量的顺序为: DMAC＞NMP＞DMF ＞DMSO；以DMAC为溶剂时制备的改性聚偏氟乙烯（PVDF-马来酸酐）制膜液液-液分层速度减慢，得到的膜表面相对致密截留率高；随着聚合物浓度的提高，膜的通量下降，截留率上升，提高膜的性能；蛋白溶液连续运行实验及接触角测试结果显示接枝了马来酸酐后，改性PVDF制备的超滤膜的透过性能和抗污染性能均得到了提高。

关键词：改性聚偏氟乙烯；相转化法；超滤膜；三元相图随着超滤技术应用领域的日益扩大, 人们对各种可溶性溶质的浓缩、分离、提纯和净化,对超滤膜提出了更高的要求，因而对膜材料的品种和性能提出了更高的要求，对超滤膜的品种及性能要求越来越高。

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种疏水性的线型结晶性聚合物，具有优良加工性能、热稳定性能和耐化学腐蚀性等特点，近年来在膜分离技术领域中受到了人们的关注，在环保、冶金、医药、食品加工等领域有广泛的应用〔1 〕。

我们获得改性聚偏氟乙烯（PVDF-马来酸酐），在PVDF本体上接枝马来酸酐的新型膜材料，对此展开了研究，制备超滤膜。

本文以改性PVDF-马来酸酐为膜材料，采用相转化的方法制备超滤膜, 研究了铸膜液中溶剂体系，不同聚合物浓度以及添加剂浓度变化对膜性能的影响，对改性PVDF-马来酸酐和PVDF超滤膜的抗污染性能和接触角进行了测试和对比。

1实验部分1.1 实验材料及试剂聚偏氟乙烯（PVDF）、改性聚偏氟乙烯（PVDF-马来酸酐），聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮（PVP），所用的有机溶剂主要有：N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基乙酰胺（DMAC）、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、牛血清蛋白（BSA, M n=67000）。

改性PVDF超滤膜的制备与表征及成膜机理研究

改性PVDF超滤膜的制备与表征及成膜机理研究改性聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）超滤膜是一种广泛应用于水处理、环境保护、食品和制药等领域的膜材料。

本文将讨论改性PVDF超滤膜的制备方法、表征技术以及成膜机理的研究进展。

PVDF是一种具有良好的化学稳定性、热稳定性和机械性能的聚合物。

然而，其低的亲水性导致膜的通透性较差，易发生膜污染，降低了膜的分离性能。

因此，通过改性方法提高PVDF超滤膜的亲水性和抗污染性能成为了研究的重点。

改性PVDF超滤膜的制备方法主要包括物理方法和化学方法两类。

物理方法包括添加表面活性剂、膜表面物理处理和复合膜制备等。

添加表面活性剂通常能够提高膜的亲水性，但在实际应用中存在环境不稳定性和生物降解性等问题。

膜表面物理处理方法主要包括张力处理、电弧处理、等离子体处理等，能够增加膜表面的粗糙度和亲水性。

复合膜制备方法是在PVDF膜表面添加一层具有亲水性和抗污染性能的薄膜，如聚丙烯酸钠膜、聚乙烯醇膜等。

化学方法主要是通过在PVDF膜表面引入亲水基团或改性剂，如引入氨基、羧基、羟基、磺酸基等。

这些改性剂能够减小膜表面的接触角，提高膜的亲水性。

改性PVDF超滤膜的表征主要包括静态特性和动态性能两方面。

静态特性主要指膜的表面形貌、亲水性和物理性能。

表面形貌通常通过扫描电子显微镜（SEM）观察膜的形貌变化；亲水性通过接触角实验测定，接触角越小，说明膜的亲水性越好；物理性能通过打孔强度、渗透性能和膜通量等指标来评价膜的质量。

动态性能主要指膜的抗污染性能、降解性能和稳定性。

通过对膜的抗污染性能和降解性能的测试，可以评估膜在实际应用过程中的稳定性和持久性。

改性PVDF超滤膜的成膜机理是研究的关键。

研究表明，改性剂在成膜过程中能够加速溶剂的蒸发，促进PVDF膜的结晶生长和剥离，从而形成更为均匀致密的膜结构。

改性剂中的亲水基团能够与水分子发生氢键作用，提高膜的亲水性。

PVDF共混纤维的制备及其结构性能研究的开题报告

PA6/PVDF共混纤维的制备及其结构性能研究的开题报告一、研究背景及意义PA6和PVDF是两种常用的工程聚合物材料，具有较好的力学性能和化学稳定性，广泛应用于纺织、汽车、航空航天等领域。

然而，由于其性能的单一性和限制，很难满足某些特定领域或特殊环境下的应用需求。

相比之下，PA6/PVDF混合材料由于具有优异的综合性能（如高强度、高耐腐蚀性、高温耐性等）而备受瞩目。

在现有的研究中，一些学者们已经探讨了PA6/PVDF混合材料的制备方法和性能表现，但是其研究对象主要是材料的力学性能，鲜有研究报道材料的结构性能尤其是晶态结构性质。

因此，本研究旨在制备一种PA6/PVDF混合纤维，并对其晶体结构进行分析和表征，探究其在结构方面的性能表现和特点，为该材料的进一步应用提供一定的理论支持和实验数据。

二、研究内容本研究拟采用共混纺丝的方法制备PA6/PVDF混合纤维，通过比较不同混合比例对混合纤维的力学性能进行测试，并进行晶体结构的分析和表征。

研究内容包括以下两方面：1. PA6/PVDF混合纤维的制备：采用共混纺丝的方法，探索PA6/PVDF的最佳混合比例。

首先，在混合料溶解的过程中，控制物料的温度、浓度和时间等因素，使二者充分混合，形成均一的混合溶液；接着，将混合溶液注入纺丝机中，并通过调整毛丝的拉速与卷绕速度，制备出具有一定强度和韧性的PA6/PVDF混合纤维。

2. PA6/PVDF混合纤维的性能分析：采用XRD、DSC、SEM等测试手段，对不同混合比例的PA6/PVDF混合纤维的晶体结构、结晶行为和形貌结构等方面进行分析和表征。

研究混合比例对纤维的晶体相结构的影响，探究混合纤维中二者之间的分子作用和结晶方式，以及不同结构对材料性能的影响。

三、预期成果1. 制备一种具有一定强度和韧性的PA6/PVDF混合纤维。

2. 对PA6/PVDF混合纤维的晶体结构和结晶行为进行分析和表征。

3. 探究不同PA6/PVDF比例对纤维晶体构型的影响，以及对纤维性能的影响。

离子液体接枝埃洛石纳米管共混PVDF超滤膜的制备及性能研究

离子液体接枝埃洛石纳米管共混PVDF超滤膜的制备及性能研究环境污染和淡水资源的短缺已成为严重的社会问题。

开发耐用的污水处理新材料和先进的水处理技术,实现污水的循环利用,不仅能够有效降低环境污染,还能减缓水资源匮乏地区的供水短缺问题。

因此,制备绿色、高效、环保的油水分离膜对水资源的循环利用和生态环境的可持续发展有着重大意义。

本文旨在利用有机高分子聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)制备具有高效分离性能和高抗污染性能的PVDF超滤膜,并应用于油水分离工艺中。

首先,采用浸没沉淀法制备PVDF超滤膜,探讨溶剂类型、致孔剂类型、致孔剂添加量、铸膜液浓度、掺杂埃洛石纳米管(HNTs)对膜结构和分离性能的影响,确定适合的工艺参数。

通过在铸膜液中掺杂HNTs制备了共混PVDF膜,改善了PVDF超滤膜的亲水性和纯水通量。

其次,采用“一步接枝法”将具有亲水性能的咪唑型离子液体接枝在无机HNTs的表面,将改性后的HNTs作为添加剂与PVDF共混制膜。

这种方法不仅提高了无机HNTs与有机PVDF膜基体的相容性,同时改善了膜表面的亲水性,达到提高膜抗污染能力的目的,使其成为具有优异的分离性能及抗污染性的超滤膜。

本文还考察了新型PVDF超滤膜的机械性能,随着ILHNTs的添加,膜的机械性能明显改善,且随着ILHNTs浓度的增大而变强。

最后,本实验将改性的PVDF超滤膜应用在油水分离的工艺中,评估了改性后的超滤膜对柴油、石油醚、大豆油、汽油、正己烷等不同种类的油水混合物的截留效率,并进一步探究了柴油乳液的分离性能和抗污染性能,测试了超滤膜在油水分离工艺中的耐用性。

油水截留实验结果表示,新型PVDF膜具有较高的油水分离性能。

柴油抗污染实验数据表明掺有ILHNTs的PVDF膜具有良好的柴油抗污染性能。

稳定性试验数据证明了新型的共混PVDF膜具有良好的耐柴油油水乳液稳定性。

纳米TiO2+Al2O3-PVDF超滤膜的制备及应用研究

纳米TiO2+Al2O3-PVDF超滤膜的制备及应用研究摘要：本篇文章主要研究了纳米TiO2+Al2O3/PVDF超滤膜的制备及其应用。

通过溶液浇筑法和烘干法制备了纳米TiO2+Al2O3/PVDF超滤膜，并对其进行了表面形貌、孔结构、力学性能以及水分离性能的表征和评价。

实验结果表明，纳米TiO2+Al2O3/PVDF超滤膜具有较好的孔结构和力学性能，具有良好的水分离性能，可应用于水处理领域。

关键词：纳米TiO2+Al2O3/PVDF、超滤膜、制备、应用、水处理1.引言随着水资源的日益紧张和环境污染问题的日渐严重，水处理技术变得越来越重要。

超滤膜作为一种重要的水处理膜材料，具有优异的分离性能和较高的通量，已经广泛应用于水处理和废水处理领域。

然而，传统的超滤膜普遍存在着结构松散、机械强度低、抗污染能力差等问题，限制了其在实际应用中的发展。

因此，研究制备性能优良的超滤膜材料具有重要意义。

近年来，纳米材料作为一种新型的超滤膜材料逐渐受到关注。

纳米材料具有较高的比表面积和更好的力学性能，可以增强超滤膜的分离性能和机械强度。

TiO2和Al2O3是常用的纳米材料，具有优异的光催化性能和化学稳定性，被广泛应用于环境保护和光电领域。

PVDF作为一种聚合物材料，具有优良的化学稳定性和机械性能，可用作超滤膜的基材。

2.实验部分2.1 材料与仪器本实验中使用的材料有：聚偏氟乙烯(PVDF)、丙酮、TiO2纳米颗粒、Al2O3纳米颗粒等。

实验所需的仪器有：电子扫描显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、接触角计等。

2.2 纳米TiO2+Al2O3/PVDF超滤膜的制备先将PVDF溶解在丙酮中制备成具有一定浓度的聚合物溶液。

然后将TiO2和Al2O3纳米颗粒分别加入溶液中，并进行超声处理，使纳米颗粒均匀分散在聚合物溶液中。

在超声处理后，将溶液搅拌至均匀，并充分排除其中的气泡。

最后，将制备好的溶液浇注到平整的基材上，并进行烘干处理，制备得到纳米TiO2+Al2O3/PVDF超滤膜。

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滤膜蛋白质污染方面的贡献突出ｌ４］。ＰＭＭＡ与ＰＳ、
ＰＭ
１５
３
：
３
７９
ＰＶＤＦ间不确定的相容性质，会造成超滤膜结构与性
质的丰富变化。而ＰＶＰ共混ＰＶＤＦ超滤膜有致密皮
ห้องสมุดไป่ตู้
２．２．２凝胶点
层以及指状大孔结构，能较好地改善膜渗透性能］。但相关研究报道中少有涉及多元聚合物共混对ＰＶＤＦ超滤膜相转化过程和膜结构的影响分析，本文以沉淀
相转化法制备ＰＶＰ、ＰＶＡ和ＰＭＭＡ与ＰＶＤＦ／ＤＭＡｃ
ＭＡ共混ＰＶＤＦ铸膜液的粘度和凝胶点升高，导致延迟分相并减缓了相分离及固化速度，膜内部大孔和海绵结构相互贯穿，膜亲水性较好。ＰＶＰ和ＰＭＭＡ共混ＰＶＤＦ体系发生瞬时分相，液一液分相与液一固分相同时并存，膜内部大孔通透，支撑层致密，分离性能优
表１ＰＶＤＦ膜的组成
Ｔａｂｌｅ１ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＰＶＤＦｍｅｍｂｒａｎｅｓ
膜ＰＶＤＦＰＭＭＡＰＶＡＰＶＰＬｉＣ１ＤＭＡｃ
文章编号：１００１ — ９７３１（２０１３）０５ — ０６６０ — ０５
摘要：根据铸膜液粘度、凝胶点温度及相转化动力学行为，结合ＳＥＭ和ＡＦＭ技术及泡点压力、亲水接
２实验
２．１原料和试剂
触角等检测手段，考察了ＰＶＤＦ／ＤＭＡｃ体系中，共混添加ＰＶＡ、ＰＭＭＡ、ＰＶＰ及其组合对相转化进程及膜结构参数和性能等的影响。结果显示，ＰＶＡ和ＰＭ—
凝胶点定义为恒定扭矩下铸膜液粘度发生突变的
温度＿６］：实验测试从２０～８Ｏ ℃ 间铸膜液的粘度变化，
粘度突变点温度变化间隔１。Ｃ。２．３共混超滤膜成膜动力学过程分析按表１配比配制匀质铸膜液，６０ ℃ 恒温静置２４ｈ
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＢ３８３
膜依次命名为：Ｐ、ＰＡ、ＰＭ、ＰＰ、ＰＡＭ、ＰＰＭ，混合物经６０。Ｃ加热搅拌２４ｈ，得匀质铸膜液，在ＤＶ一１Ｉ＋Ｐ旋转粘度仪上测定不同配比聚合物共混溶液的粘度：６０Ｃ；７转子；转速为２０ｒ／ｍｉｎ；扭矩为４５％～５５。
聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ，ｓｏｌｄ，６０２０，比利时苏威）；聚
乙烯醇（ＰＶＡ，１８～９９，Ｓｉｇｍａ）；聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ，Ｃ１４Ｏ，Ｓｉｇｍａ）；聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ，Ｋ３０，德国ＢＡＳＦ）；Ｎ，Ｎ一二甲基乙酰胺（ＤＭＡｅ，ＡＲ），氯化锂（ＬｉＣ１，ＡＲ），无水乙醇（ＡＲ），天津科密欧；牛血清白蛋白（ＢＳＡ，Ｍｗ一６７０００，上海蓝季）；去离子水，西安交
助
曹孝
料
２Ｏｌ３年第５期（４４）卷
多元共混ＰＶＤＦ超滤膜的结构和性能研究
孟晓荣，张海珍，黄丹曦。赵亮，王磊，王旭东
，
西安建筑科技大学环境工程学院，陕西西安７１００５５）（１．西安建筑科技大学理学院，陕西西安７１００５５；２．
１引言
多元共混聚合物溶液体系中，各物质问的相容性
差异导致铸膜液热力学性质发生变化，决定并影响共混体系的相转化成膜过程、膜形貌结构与性能＿】］。聚
乙烯醇（ＰＶＡ）、聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）和聚甲丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）是３种性质不同的亲水性聚合物材料，
ＰＰＰＰＡＰＡＭ
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可作为添加剂用于改善ＰＶＤＦ超滤膜的结构特征和性ｆｌｌ￣Ｅ］。ＰＶＡ良好的成膜性和强亲水特性在改善超
大水工作室。２．２共混超滤膜粘度及凝胶点温度测定
２．２．１粘度
良。ＰＭＭＡ能有效改善三元共混膜表面的粗糙行为。
关键词：ＰＶＤＦ超滤膜；共混；相转化；膜结构；膜性
能
ＰＶＤＦ及其共混铸膜液组成与配比见表１所列，