添加剂对PSF／PES合金膜结构和性能的影响

第22卷第3期2004年5月石化技术与应用PetrochemicalTechnology&ApplicationVo1．22NO．3Mav．2004研究与开发(176—179)添加剂对PSF／PES合金膜结构和性能的影响罗川南，王忠祥，杨勇。(1．济南大学化学学院，山东济南250022；2．绵阳职业技术学院化学系，四川绵吁{6210003．烟台万华聚氨酯股份有限公司，⋯东烟台264002)摘要：介绍了添加剂TEP、PEG1000对PSF、PES单组份膜和PSF／PES(聚砜／聚醚砜)合金膜渗透、分离、成膜及机械性能的影响，考察了添加剂TEP的用量对上述分离膜结构和性能的影响，表明TEP添加剂是调节PSF／PES合金膜性能的有效方法。关键词：聚砜；聚醚砜；合金膜；添加剂；膜性能中图分类号：TQ317文献标识码：B文章编号：1009—0045(2004)。3—0l76一O4高分子分离膜的性能取决于制膜过程中的铸膜液结构和脱溶剂速度¨，铸膜液结构包括分离膜的的聚合物性质、浓度、溶剂性质、添加剂和铸膜液温度。铸膜液中添加剂是聚合物的溶胀剂或非溶剂，添加剂可降低或重新调整溶剂的溶解能力，促进形成大量多孔的聚合物网络和胶束聚集体，从而形成膜孔结构。对于高分子合金的铸膜液体系，添加剂的加入同样对每一种聚合物产生不同的影响。此外，由于添加剂影响大分子溶剂化能力，间接造成不同大分子间的相容性的下降。本工作在PSF／PES(聚砜／聚醚砜)合金体系中分别加入添加剂TEP、PEG1000，研究了添加剂对合金膜结构和渗透、分离、成膜及机械性能的影响。1实验部分1．1膜材料及试剂PSF，[田]=0．63，上海曙光化工厂生产；PES，[]=0．46，吉林大学南湖中试化工厂生产；牛血清蛋白(BSA)，北京华美生物工程公司生产；N．N一二甲基砒咯烷酮(NMP)，北京西中化工厂生产；磷酸三乙酯(TEP)，化学纯，北京化工厂生产；聚乙二醇(PEG1000)，中国医药公司北京采购供应站进口分装。1．2分离膜的制备分别将PSF、PES及适当比例混合的PSF／PES溶于溶剂中，固定聚合物的质量分数为16％，于40℃溶解后，加入添加剂，溶解，静止后脱泡，在一定温度下于特制平板玻璃上流延，于一定温度的自来水凝胶浴中成膜。1．3溶液粘度的表征将配制好的铸膜液置于自制的乌氏粘度剂中，在超级恒温槽中于30cc下测定铸膜液的流出时间，以此来表示铸膜液的粘度。1．4水通量的测定新制备的分离膜先在0．5MPa下用去离子水预压lh，然后用超滤器在0．1MPa下测量单位面积在单位时间内透过的去离子水量F。1．5截留率的测定用uV一9100紫外一可见分光光度计测定0．1MPa下分离0．1％牛血清蛋白水溶液所得的吸光度A(A：278BITI)，根据吸光度的变化计算截留率：：[·一A川。]式中，R：膜的截留率；A：牛血清蛋白原液的吸光度；A。：透过液中牛血清蛋白的吸光度。1．6孔隙率的测定将一定面积和厚度的凝胶膜用滤纸吸干表收稿日期：2004—01—18；修回日期：2004—03—30作者简介：罗川南(1964一)，女，副教授，辽宁省大连人，从事材料分析检测方面的教学和科研工作，已发表论文40余篇。联系人：杨舅．电话：0535—6837888—8237E—mail：yy6309@l63．net维普资讯http://www.cqvip.com第3期川南等．添加剂对PSF／PES合金膜结构和性能的影响面附着的水分后，称取质量，然后将该膜置于真空干燥箱中至质量恒定，称取干膜质量，按下式计算该膜的孔隙率：Pr=(。一2)／dA。L式中，Pr：膜的孔隙率；W：湿膜质量；W：：于膜质量；d：水的密度；：膜面积；L：膜厚。2结果与讨论2．1添加剂的种类对膜结构和性能的影响不同添加剂对溶剂在铸膜液中的溶剂化能力的影响程度不同，这是添加剂影响膜结构与性能的本质。我们采用PSF／PES合金体系，并与PSF、PES单组分膜相对照，选用不同的添加剂，TEP、PEGIO00，对于PSF、PES和相容性较差的PSF／PES合金体系‘．添加剂PEGIO00、TEP对膜性能的影响见表1。表l添加剂种类对膜渗透和分离性能的影响可见，对于PSF单一聚合物体系，TEP添加剂使膜的水通量高于PEGIO00为添加剂膜的水通量，使用这2种添加剂所得到膜的截留率基本相同。在PES单一聚合物体系中，TEP对膜性能的影响仍然比PEGIO00大，使用TEP为添加剂时膜的水通量较大，而截留率较低。因此可以说TEP对此体系的铸膜液结构的影响大于PEGIO00。同时也应该看到，添加剂的加入不仅降低了溶剂对聚合物的溶剂化能力，也可能在某种程度上影响聚合物间的相容性。表1中随PES配比增大至1：1时，TEP为添加剂的合金膜的水通量为128．5mL／cmh，