聚醚砜改性及微孔膜的制备和性能研究

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聚醚砜(PES)因其性能上的优异特性,目前已作为膜基材应用于很多领域。由于PES微孔膜的结构及性能易受制膜液组成及成膜条件的影响,且PES本身易于改性,因此,探究PES微孔膜改性前后结构与性能的影响因素,从而使PES微孔膜在应用上能够适于不同的对象和要求具有重要意义。本文以PES为膜基材,溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP),改变制膜液中添加剂聚乙二醇(PEG)的含量、PES的含量及湿膜在恒温恒湿条件下的停留时间,使用相转化法制备出PES微孔膜。通过测试制膜液粘度,发现制膜液粘度过大或过小皆会影响制膜过程;通过观察膜的微观结构,测试膜的孔径尺寸、吸水率、孔隙率、透气量、机械性能等,探究出当制膜液中PEG含量为60%、PES含量为12%及湿膜在恒温恒湿条件下的停留为2min时较适宜制膜。选用1,4-二氯甲氧基丁烷(BCMB)作为氯甲基化试剂、Zn Cl2为催化剂,在一定反应条件下对PES进行氯甲基化改性,制得氯甲基化PES(CMPES),通过红外光谱及核磁共振氢谱检测分析,得到PES的氯甲基化程度为72%。接着对CMPES进行季铵化改性,季铵化试剂为N-甲基咪唑,反应时间为4h,反应温度为80℃制得季铵化PES,通过红外光谱及核磁共振氢谱检测分析,得到CMPES的季铵化程度为55.4%。然后通过改变季铵化PES制膜液中CMPES与N-甲基咪唑的配比,制备出不同的季铵化PES微孔膜。综合一系列测试结果,发现季铵化试剂N-甲基咪唑含量的增加不能提高CMPES的季铵化程度,当制膜液中CMPES与N-甲基咪唑的配比为1:5时,季铵化PES微孔膜的性能及结构较好。将CMPES与N-甲基咪唑的配比为1:5时制得的季铵化PES微孔膜进行内毒素滤除实验,结果显示无滤除效果。对聚醚砜商业E膜、Q膜进行检测分析,发现其季铵化程度并不高。对E膜、Q膜进行内毒素滤除实验,发现E膜具有内毒素滤除效果,Q膜无内毒素滤除效果,推测E膜可以通过电荷吸附作用和孔径截留作用达到对内毒素的滤除效果。
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