高分子成型加工 答辯 PPT

1、LOGO指指導(dǎo)教師導(dǎo)教師：聚偏聚偏氟氟乙乙烯烯微孔膜的制微孔膜的制備備及其及其應(yīng)應(yīng)用用n學(xué)學(xué)生生：n學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)：聚偏氟乙烯（聚偏氟乙烯（PVDFPVDF）是偏氟乙烯單體）是偏氟乙烯單體均聚或共聚形成的一種白色粉末狀均聚或共聚形成的一種白色粉末狀結(jié)晶聚合物，重復(fù)單元為結(jié)晶聚合物，重復(fù)單元為 CF CF2 2- -CHCH2 2- -，使，使 PVDF PVDF 樹脂兼具氟樹脂和樹脂兼具氟樹脂和通用樹脂的特性，屬于熱塑性氟塑通用樹脂的特性，屬于熱塑性氟塑料，聚偏氟乙烯（料，聚偏氟乙烯（PVDFPVDF）因具有優(yōu)）因具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性異的機(jī)械強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗紫外線輻照性、耐

2、氣候老化性、抗紫外線輻照性、耐氣候老化性及易成膜等優(yōu)點(diǎn)成為一種理想的膜及易成膜等優(yōu)點(diǎn)成為一種理想的膜分離材料分離材料聚偏氟乙烯（聚偏氟乙烯（PVDF）：）：制備方法：主要是以下三種制備方法：主要是以下三種1 浸沒(méi)沉淀法浸沒(méi)沉淀法2 熱致相分離法熱致相分離法3 蒸發(fā)助熱致相分離法(簡(jiǎn)略介紹)浸沒(méi)沉淀法：浸沒(méi)沉淀法：浸沒(méi)沉淀法是制備膜最常見的方法浸沒(méi)沉淀法是制備膜最常見的方法：（1）PVDF是一種半結(jié)晶的高聚物是一種半結(jié)晶的高聚物,在室溫下與許在室溫下與許多高沸點(diǎn)的極性溶劑形成均勻溶液多高沸點(diǎn)的極性溶劑形成均勻溶液后；后；（2）蒸發(fā)少量溶劑后，）蒸發(fā)少量溶劑后，將聚合物溶液浸入水、醇將聚合物溶液浸

3、入水、醇、酮等非溶劑凝固浴中、酮等非溶劑凝固浴中原理原理：聚合物溶液內(nèi)的溶劑向非溶劑擴(kuò)散聚合物溶液內(nèi)的溶劑向非溶劑擴(kuò)散,而非溶劑而非溶劑向聚合物內(nèi)擴(kuò)散向聚合物內(nèi)擴(kuò)散,形成動(dòng)力學(xué)雙擴(kuò)散過(guò)程形成動(dòng)力學(xué)雙擴(kuò)散過(guò)程,隨著擴(kuò)隨著擴(kuò)散的不斷進(jìn)行散的不斷進(jìn)行,體系發(fā)生熱力學(xué)液液相分離體系發(fā)生熱力學(xué)液液相分離,經(jīng)相經(jīng)相轉(zhuǎn)化形成不同形態(tài)和結(jié)構(gòu)的膜轉(zhuǎn)化形成不同形態(tài)和結(jié)構(gòu)的膜.浸沒(méi)沉淀法：浸沒(méi)沉淀法：a)攤成液態(tài)膜。氣-液界面上溶劑立即開始揮發(fā),隨著溶劑的不斷減少,使液膜表面達(dá)到濁點(diǎn),一些非溶劑和溶脹劑的小滴能逐漸從表層溶液中析出;b)成為第二分散相,而這些小液滴的外表面富集一些聚合物分子,并形成較大的球狀粒子c)

4、,這種球狀粒子稱為微胞(或稱高分子鏈段的網(wǎng)絡(luò)或膠束);隨著溶劑進(jìn)一步揮發(fā),膜表層區(qū)這些小液滴會(huì)彼此相接形成多面體(d)、(e);把此膜浸入液體介質(zhì)中,加速并完成了整個(gè)膜的脫溶劑和溶脹劑的過(guò)程.在此過(guò)程中,多面體表層破裂而形成開孔的微泡(f)與微泡間的孔隙一同構(gòu)成了膜表層的孔結(jié)構(gòu).在表層之下,聚集的高分子因凝固劑與溶劑的雙擴(kuò)散而快速固化,形成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)溶劑的選擇對(duì)生成膜的性狀和功能有溶劑的選擇對(duì)生成膜的性狀和功能有很大影響：很大影響：1類類: DMSO,NMP,趨于形成指狀孔結(jié)構(gòu)趨于形成指狀孔結(jié)構(gòu)2類類: TMP,DMA,TMU,DMF,指狀孔和海綿狀孔共存指狀孔和海綿狀孔共存;3類類: HM

5、PA, TEP, DMAc趨于形成海綿狀孔結(jié)構(gòu)趨于形成海綿狀孔結(jié)構(gòu).原因原因：溶劑與聚合物的相容性越差，兩者之間的相互作用也就：溶劑與聚合物的相容性越差，兩者之間的相互作用也就越弱，；相互作用越弱，越容易相分離，空洞出現(xiàn)的越少。越弱，；相互作用越弱，越容易相分離，空洞出現(xiàn)的越少。最最 終終 成成 膜膜 的的 厚厚 度度 順順 序序 NMP TEPDMFDMAc國(guó)內(nèi)杜啟云以PVD為膜材料，DMAc為溶劑, NH4Cl 為添加劑，乙醇為凝膠劑制備了孔徑為 0.031 m 的中空纖維膜。凝固浴凝固浴的選擇對(duì)生成膜的性狀和功能的選擇對(duì)生成膜的性狀和功能有很大影響：有很大影響：乙醇乙醇：可增加膜的氣體透

6、過(guò)率和水通量。隨著凝固浴中乙醇含量從0%到50%的增加，指狀孔變小，最后會(huì)形成海綿狀孔水水:隨著其比例的增加，大孔會(huì)變成小孔，孔的分布會(huì)變得更加規(guī)整 采用采用乙醇水溶液乙醇水溶液作凝固浴所制得的膜較為疏松作凝固浴所制得的膜較為疏松, 孔隙率高孔隙率高如如 圖圖 所所 示示 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 特征由膜的斷面形貌可清晰地看到膜特征由膜的斷面形貌可清晰地看到膜接近外表面為一層聚合物致密層，內(nèi)部呈現(xiàn)指狀孔結(jié)構(gòu)接近外表面為一層聚合物致密層，內(nèi)部呈現(xiàn)指狀孔結(jié)構(gòu)，有時(shí)在有時(shí)在指狀孔下部還會(huì)出現(xiàn)海綿狀腔包結(jié)構(gòu)指狀孔下部還會(huì)出現(xiàn)海綿狀腔包結(jié)構(gòu)。法得到的多孔膜均具法得到的多孔膜均具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)有非對(duì)稱結(jié)構(gòu), ,而

7、且一般用而且一般用IPIP法制得的薄膜硬度很低，往往限制了法制得的薄膜硬度很低，往往限制了其應(yīng)用。其應(yīng)用。熱致相分離法熱致相分離法：（1 1）聚合物和稀釋劑在高溫下形成均相溶液聚合物和稀釋劑在高溫下形成均相溶液( (稀釋劑的選擇是很重要的）稀釋劑的選擇是很重要的）（2 2）溶液通過(guò)模具擠出成型平板、管式、）溶液通過(guò)模具擠出成型平板、管式、中空纖維中空纖維，澆鑄成形，澆鑄成形（3 3）溶液進(jìn)入冷卻浴中發(fā)生相分離并伴隨）溶液進(jìn)入冷卻浴中發(fā)生相分離并伴隨著溶液的固化；著溶液的固化；（4 4）稀釋劑用萃取劑進(jìn)行溶劑交換并脫除）稀釋劑用萃取劑進(jìn)行溶劑交換并脫除; ; (5) (5)萃取劑蒸發(fā)脫除萃取劑蒸

8、發(fā)脫除, ,從而得到微孔膜從而得到微孔膜 (1)TIPS(1)TIPS法可以適用于一些常溫下沒(méi)有適當(dāng)溶劑的聚合物用于法可以適用于一些常溫下沒(méi)有適當(dāng)溶劑的聚合物用于制備微孔膜；通過(guò)選擇合適的稀釋劑或改變制膜工藝容易制備微孔膜；通過(guò)選擇合適的稀釋劑或改變制膜工藝容易控制膜結(jié)構(gòu)（孔徑大小和孔隙率）控制膜結(jié)構(gòu)（孔徑大小和孔隙率）（2)2)因相分離僅由溫度變化引起，過(guò)程控制參數(shù)和所得膜的缺因相分離僅由溫度變化引起，過(guò)程控制參數(shù)和所得膜的缺陷較少；陷較少；（3 3）制備相同材質(zhì)的微孔膜，與法得到的微孔膜相比具）制備相同材質(zhì)的微孔膜，與法得到的微孔膜相比具有更高的機(jī)械強(qiáng)度有更高的機(jī)械強(qiáng)度熱致相分離法的優(yōu)點(diǎn)：

9、熱致相分離法的優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)助熱致相分離蒸發(fā)助熱致相分離( TAEPS)（簡(jiǎn)略介紹）（簡(jiǎn)略介紹）( 1)將聚合物溶液在熱臺(tái)上以恒溫浴攪拌將聚合物溶液在熱臺(tái)上以恒溫浴攪拌; ( 2) 將溶液澆鑄到一定厚度的平臺(tái)上將溶液澆鑄到一定厚度的平臺(tái)上, 以與第一步以與第一步相同的溫度加熱；相同的溫度加熱；（3）將聚合物溶液連同平臺(tái)一同放入烘箱中）將聚合物溶液連同平臺(tái)一同放入烘箱中, 用裝用裝置將平臺(tái)封閉置將平臺(tái)封閉, 加熱聚合物溶液加熱聚合物溶液, 使溶劑和非溶劑使溶劑和非溶劑蒸發(fā)。蒸發(fā)。PVDF微孔膜的應(yīng)用：微孔膜的應(yīng)用：1 油水分離：油水分離：2 含離子廢水的處理含離子廢水的處理（無(wú)能耗，綠色環(huán)保，過(guò)濾精

10、度高，（無(wú)能耗，綠色環(huán)保，過(guò)濾精度高，可以濾除所有的細(xì)菌、病毒、濁度、芽孢、賈第蟲、鐵銹等物質(zhì)，而可以濾除所有的細(xì)菌、病毒、濁度、芽孢、賈第蟲、鐵銹等物質(zhì)，而又能保留人體必需的微量元素的特點(diǎn)）又能保留人體必需的微量元素的特點(diǎn)）3在水溶液中脫鹽（淡水處理在水溶液中脫鹽（淡水處理):PVDFPVDF疏水性，耐熱疏水性，耐熱性好，可用于真空膜蒸餾淡化海水性好，可用于真空膜蒸餾淡化海水 展展 望望：PVDF膜以其良好的化學(xué)與物理性能膜以其良好的化學(xué)與物理性能, 運(yùn)用將更廣運(yùn)用將更廣, 可以結(jié)合以上三種制膜的方法優(yōu)點(diǎn)可以結(jié)合以上三種制膜的方法優(yōu)點(diǎn), 如浸沒(méi)沉淀法如浸沒(méi)沉淀法室溫下溶劑選擇的廣泛性室溫下溶

11、劑選擇的廣泛性, TIPS 由于由于 PVDF強(qiáng)結(jié)強(qiáng)結(jié)晶提高膜的強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)晶提高膜的強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì), 以及以及 TAEPS制膜孔結(jié)構(gòu)的制膜孔結(jié)構(gòu)的多樣性。同時(shí)依靠如上方法制備小孔徑多樣性。同時(shí)依靠如上方法制備小孔徑,尤其是納米尤其是納米級(jí)孔徑的級(jí)孔徑的 PVDF 納濾膜納濾膜, 以及以及 PVDF 親水膜的改親水膜的改性性,擴(kuò)大其運(yùn)用的范圍。擴(kuò)大其運(yùn)用的范圍。Reference:1劉雅劉雅,李東亮李東亮,宋任遠(yuǎn)宋任遠(yuǎn),馬彩蓮馬彩蓮.聚偏氟乙烯微孔膜的制備與透過(guò)性聚偏氟乙烯微孔膜的制備與透過(guò)性能研究能研究J.化工生產(chǎn)與技術(shù)化工生產(chǎn)與技術(shù),2009,02:5-8+69.2傅強(qiáng)傅強(qiáng),潘凱潘凱,曹兵曹兵.熱致相分離制備聚偏氟乙烯膜熱致相分離制備聚偏氟乙烯膜J.化工新型材料化工新型材料,2009,08:72-74+96.3劉文娟劉文娟.熱致相分離法聚偏氟乙烯微孔膜制備技術(shù)研究熱致相分離法聚偏氟乙烯微孔膜制備技術(shù)研究D.濟(jì)南濟(jì)南大學(xué)大學(xué),2012.4顧明浩顧明浩,張軍張軍,王曉琳王曉琳.聚偏氟乙烯微孔膜制備方法研究進(jìn)展聚偏氟乙烯微孔膜制備方法研究進(jìn)展J.工工業(yè)水處理業(yè)水處理,2006,02:5-9.5何春菊何春菊,劉洋劉洋,徐建峰徐建峰,劉春一