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聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性聚合物,由于C-F键键能较高,使得PVDF具有优异的化学稳定性,它的耐腐蚀性、耐热性、耐辐射性、耐老化性都非常优异,又具有一定的力学强度,且容易通过传统的相转化法制备成膜,这些特点使其成为目前应用最广泛的水处理膜材料之一。但PVDF的强疏水性导致PVDF膜在水处理过程中需要更强的驱动力,也更容易被污染,这成为进一步推广应用的最大问题。基于对污染机理和抗污理论的分析,为克服已有方法的不足,需要开发更经济、更实用、操作更简单方便的技术来改善PVDF膜的亲水性。两亲共聚物共混改性可以使改性后的PVDF膜内孔通道与表面分离层均有较高的亲水性,膜基体的透过性和选择性不受影响且长期稳定。两亲共聚物中的亲水性链段在成膜过程中会自发地向膜表面迁移富集使膜表面覆盖一层亲水性分子层,从而能够显著提高膜表面的润湿性能和抗污性能。 本文通过表征PVDF共混膜的表面亲水性、纯水通量、牛血清蛋白(BSA)溶液截留率与恢复率、膜结构与力学性能、表面元素分布等,从不同角度研究了两亲聚合物对PVDF膜性能的影响。 (1)用2-溴代异丁酰溴(BIBB)对聚乙二醇(PEG)进行端基改性,生成端基为溴代异丁酸酯结构的大分子引发剂。以此引发疏水单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原子转移自由基聚合(ATRP),通过ATRP活性聚合得到分子量和分子量分布可控的两亲嵌段聚合物PMMA-b-PEG-b-PMMA。探讨了不同反应条件如溶剂种类、投料比、反应时间等对聚合反应的影响,筛选出了最佳反应条件。 (2)通过浸没-沉淀相转化法制备表面亲水的具有海绵状结构的PVDF膜。讨论了不同溶剂体系、不同PMMA-b-PEG-b-PMMA添加量、凝固浴等制膜的工艺条件对膜结构与性能的影响。通过两亲嵌段聚合物PMMA-b-PEG-b-PMMA对PVDF膜的改性,PVDF膜表面亲水性得到改善,对BSA溶液通量提高明显,且恢复率达到97%,但力学性能下降。 (3)将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与聚乙二醇丙二醇(PEO-PPO)、聚氧乙烯(PEG)等聚醚单体进行反应,达到亲水改性的目的。将改性后的两亲梳状聚合物与PVDF共混,制备共混膜。研究表明共混膜结构仍为海绵状结构,随着两亲聚合物添加比例的增加,膜的强度和韧性都明显提高,亲水性明显改善,BSA溶液通量有较大幅度上升,但截留率有一定下降。