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PVP对PVDF膜性能的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能稳定的疏水性材料,它具有良好的化学稳定性、耐热性和耐候性,而且机械性能优良。该聚合物已经在膜蒸馏、渗透气化、气体分离、微滤、超滤等膜分离领域得到了广泛的应用。但PVDF的表面能很低,疏水性很强,导致其在成膜过程中非溶剂()很难进入膜内部造成延时分相.因此虽然PVDF具有良好的性能,但是如果没有合适的添加剂, 其膜也鲜有应用价值。而在PVP、PEG、PVA、丙醇、氯化锂等纵多添加剂中,PVP是各种配方中使用最多的添加剂。但PVP对PVDF膜性能各项参数(膜的机械强度、水通量、截留率、亲水性)的影响情况是怎样的呢?

1. PVP对PVDF膜的伸缩性及机械强度的影响

在干-湿法纺丝制PVDF膜中,一般随着添加剂PVP含量增加,膜丝收缩率增加。铸膜液中加入PVP 使得溶液的粘度大幅度上升,大分子物质在喷丝孔中流动过程中具有较高的取向,同时在膜的内壁上也具有较高的取向度,因此在干燥过程中膜就会有一定的收缩。PVP 的浓度越高,铸膜液的粘度越大,膜的取向度也随着越大,干燥时的收缩相应的也就越高。

膜的强度随着添加剂PVP 含量增加而先减小后增大的,这与膜断面海绵层结构的厚度有关。PVP浓度较低时,成膜过程中铸膜液体系的热力学性质控制着成膜过程,分相速度随PVP浓度的增加而加快,随之大孔结构的发展也变得更加充分,但是当PVP 浓度增加到一定程度时,成膜过程中动力学扩散起主导作用,成为控制因素,而PVP 浓度增加使得铸膜液体系的粘度相应增加,从而造成溶剂-非溶剂的交换阻力增大,铸膜液体系由瞬时液-液分相向延时液-液分相过渡,因此膜的大孔发展受到抑制。随着PVP 含量的增加,膜内外壁上均有指状孔贯通性增多,海绵状结构厚度减小。

2. PVP对PVDF膜的水通量及截留率的影响

一般随着添加剂PVP含量增加,膜的水通量是先增大后减小,截留率会先减小后增大,存在一个添加量大约为5%(成膜条件量稍有不同)的最优值。PVP作为较好的致孔剂,主要是从热力学和动力学两个因素来影响膜孔结构,当铸膜液中PVP含量较低时,热力学因素的影响成为主导,PVP的加入降低了铸膜液体系的热力学稳定性,凝胶速度较快,同时PVP具有亲水性,加速成膜过程溶剂与非溶剂的交换,膜的结构就越疏松,开孔率增加,水通量增加,截留率下降。但当PVP增加到一定程度后,随PVP浓度增加使得铸膜液体系的粘度相应增加,从而造成溶剂-非溶剂的交换阻力增大,动力学因素的影响成为主导,膜指状孔的发展受到抑制,水通量下降,截留率上升。

3. PVP对PVDF膜的亲水性的影响

添加剂PVP是一种亲水性高分子材料,它能够显著改善膜的孔结构,并且往往由于部分PVP 残留在成膜中,所以膜的亲水性也会有一定程度提高。若能使得PVP在成膜中更长时间的残留,便可以更大程度的解决膜的亲水性问题,这也是我们膜专用型致孔剂GC-PVP-M。

| 发布时间:2015.12.14    来源:    查看次数:3149

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