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聚氯乙烯(PVC)具有优异的力学性能、化学稳定性及价廉易得等,已成为重要的膜材料之一。本文为丰富PVC微孔膜结构和提高膜性能,围绕PVC成膜体系多重微孔构建进行系统研究,得到不同层次孔的形成与膜结构性能的关系。
结合三元相图研究了PVC溶液成膜体系的相分离行为及其分相过程对膜结构性能的影响。结果表明,浊点线性关系适合PVC/DMAc/H2O体系;该体系以液液分相为主,添加剂的加入促进了分相,提高了PVC膜的通透性。以PVC为基质相,二氧化硅(SiO2)为分散相,采用溶液相转化法制备了具有多重微孔结构PVC/SiO2共混膜。结果表明,SiO2适量加入可抑制大孔生长并促进了界面微孔的形成,提高了膜的通透性和力学性能;聚乙二醇(PEG)的加入,形成更多的溶出孔,有利于界面微孔的贯通;拉伸孔的形成增加了PVC/SiO2共混膜中界面微孔的数量,提高了膜的通透性和玻璃化温度(Tg)。
研究了PVC/PAN共混体系的相容性,分析了界面微孔形成与膜结构性能的关系,发现PVC/PAN是不相容体系,有利于共混体系界面微孔形成。同时对溶液相转化法得到的PVC/PAN/SiO2共混中空纤维膜,进行水解改性。结果表明,PAN中的氰基在碱性条件下发生水解反应,生成酰胺基或羧基,有效改善了共混膜表面亲水性,提高了其抗污染性;同时赋予共混膜pH值响应性。
提出了一种高性能PVC中空纤维膜的制备方法,即螺杆挤出纺丝法(SESM)。采用SESM法制备了高强度、大通量的PVC中空纤维膜。研究了PVC成膜体系组成、拉伸、温度、等条件对膜结构性能影响。表明,拉伸倍数3.5倍,热处理温度50℃,水通量达958 L·m-2·h-1,对碳素墨水的截留率为60.8%,断裂强度为15MPa,孔隙率67%,孔径分布在0.1μm-0.24μm。以PVC为基质相,SiO2、低密度聚乙烯(LDPE)为分散相,采用SESM法制备了具有多重微孔结构的改性PVC共混中空纤维膜(包括PVC/SiO2共混中空纤维膜和PVC/LDPE/SiO2共混中空纤维膜)。结果表明,SiO2含量较低时,膜为均匀的多孔形态;含量较高时,粒子分散困难,膜内有大孔缺陷存在。部分SiO2溶出,减小了膜的平均孔径,降低了微孔间的曲折度,提高了膜的通透性和抗压性。伴随拉伸孔的形成,PVC/LDPE/SiO2共混中空纤维膜的内外表面出现较为明显的多重微孔结构,提高了PVC/LDPE/SiO2共混中空纤维膜的水通量和孔隙率。