PVB_PVDF共混膜的制备及其性能的研究_严丽

膜技术被称为是21世纪的水处理技术，近年来受到了环保工作者的广泛关注[1]。与传统水处理技术相比，膜分离技术具有能耗低、操作简便、处理效率高等优点。但膜分离过程中，物料处理量大、易污染、使用价格昂贵等缺陷的存在使得膜技术的推广和发展受到了阻碍[2-3]。膜材料的开发和研制是改善这些缺陷的有效途径之一，理想膜材料的特点是机械性能好、通量大及抗污染性能好。聚偏氟乙烯（PVDF）是一种性能优良的新型聚合物膜材料，有良好的机械性能和稳定的化学性质，可制备成一类耐热、耐磨、耐酸碱、耐有机溶剂的新型高性能分离膜，因此，近年来PVDF膜的研制受到了国内外研究机构的关注[4-7]。但PVDF表面能低、憎水性强，制得的PVDF膜在污水处理、油水分离、蛋白类药物分离等方面容易产生吸附污染，膜的通量衰减很快，降低了膜的使用寿命，因此PVDF膜亲水化的改性是膜科学研究的热点之一[8]。对PVDF膜亲水改性的方法主要有接枝、共聚、交联、共混、等离子表面照射和溶剂预处理等，其中共混改性是一种是最简单、易行的方法，可以将不同聚合物的优点有效地结合在一起，从而开发出理想的膜材料[9]。常用来改善PVDF亲水性的材料主要有聚乙烯醇（PVA）、醋酸纤维素（CA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、TiO2和Al3O2等[10-14]。但是将聚乙烯醇缩丁醛（PVB）与PVDF共混开发新型膜材料的研究，尚未见文献报道。PVB亲水性强，物化性能及成膜性能好，但是汽水通量低，膜硬而脆[15]。关于将PVB与其它高分子材料共混开发新型膜材料的研究主要有PVB-PVC和PVB-PES[16-17]。这些研究主要是利用PVB的亲水性对PVC膜、PES膜进行亲水改性。本研究将PVB与PVDF共混，采用剪切粘度法对PVB-PVDF共混体系的相容性进行了考察；采用相转化法制备PVB-PVDF共混膜，通过电镜扫描（SEM）对共混膜的断面形态结构进行了观察，同时对共混膜的拉伸强度、伸长倍数、纯水通量及亲水性进行了测试，并与改性前的PVB、PVDF膜进行了比较。1试验部分1.1原料PVDF：FR904；PVB，二甲基乙酰胺（DMAC）：CP。1.2共混溶液的配制将一定量的PVDF、PVB粉末溶于DMAC中，放置到水浴锅中恒温90℃下搅拌直至完全溶解，再静置、脱泡，备用。1.3剪切粘度的测试采用旋转式粘度计（NDJ-1）测定PVB-PVDF在溶剂DMAC中聚合物质量分数15%时，不同共混配PVB-PVDF共混膜的制备及其性能的研究严丽，王军（东华大学环境科学与工程学院，上海201620）摘要：采用剪切粘度法对聚乙烯醇缩丁醛（PVB）-聚偏氟乙烯（PVDF）体系的相容性进行了定性研究，采用相转化法制备了PVB-PVDF共混膜，并对膜的结构和性能进行了测试。结果表明，该体系为部分相容体系；PVB-PVDF共混膜的纯水通量较PVDF膜、PVB膜均有很大程度的提高，PVB的加入改善了PVDF膜的亲水性及拉伸强度。聚合物的质量分数为23%、PVB与PVDF共混质量比为7:3的共混膜纯水通量和拉伸强度都较好，即综合性能最好。关键词：聚偏氟乙烯；聚乙烯醇缩丁醛；共混膜改性；性能中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)12-0028-004收稿日期：2011-04-29作者简介：严丽（1986－），女，硕士研究生；研究方向为膜分离技术；联系电话：15800347422；E-mail：yanli1986918@mail.dhu.edu.cn联系作者：王军；联系电话：021-67792539；E-mail：wangj@dhu.edu.com第37卷第12期2011年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.12Dec.,201128DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.12.007比铸膜液的剪切粘度η。1.4共混膜的制备在一定环境温度、铸膜液温度以及环境湿度的条件下，将配制好的铸膜液倾倒在玻璃板上，用玻璃棒刮制成一定厚度的液态薄膜，随即放入凝胶水浴中成膜，待其脱落后从凝胶水浴中取出，放入蒸馏水中浸泡除去残留在膜中的溶剂，再用体积分数50%的甘油水溶液浸泡24h，最后取出在空气中自然晾干。1.5膜性能测试1.5.1形态结构观察将干燥后的共混膜放在液氮中淬断，表面和断面真空喷金后，用JSM-5600LV型扫描电子显微镜观察膜的表面和断面形态。1.5.2纯水通量将膜置于杯型超滤器中，预压30min后在0.18MPa压力下测定其纯水通量，记录透过膜的单位体积水量所需的时间。纯水通量Jw的计算：Jw=V/(At)。式中，V为滤液体积，A为膜的有效面积，t为获得体积V滤液所需时间。1.5.3拉伸强度和最大伸长倍