聚偏氟乙烯_磺化聚醚砜相容性及其成膜性能_左丹英

第21卷第4期2009年4月化学研究与应用ChemicalResearchandApplicationVol.21,No.4Apr.,2009收稿日期:2008-06-19;修回日期:2008-08-25联系人简介:左丹英(1976-),女,讲师,博士,主要从事高分子膜材料的研究。Email:zuoer@yahoo.cn文章编号:1004-1656(2009)04-0468-04聚偏氟乙烯-磺化聚醚砜相容性及其成膜性能左丹英＊,黄年华,陶咏真(武汉科技学院新型纺织材料绿色加工及其功能化教育部重点实验室,湖北武汉,430073)摘要:研究了聚偏氟乙烯(PVDF)-磺化聚醚砜(SPES)的相容性及其成膜性能。首先通过溶解度参数、粘度法和目测法研究共混溶液的相容性,接着采用浊度法测定了共混溶液的热力学性质,最后采用浸没沉淀法制备了共混膜并探讨了成膜性能。结果显示,PVDF和SPES为部分相容体系,随着SPES含量的增加,共混溶液相容性逐渐减小,当SPES含量增加到50wt%时,体系发生分相。共混溶液的成膜性能良好,SPES含量增加有利于体系发生液液分相,生成高孔隙率膜,并且极大的提高了PVDF膜的亲水性和水通量。关键词:相容性;聚偏氟乙烯;磺化聚醚砜;共混膜中图分类号:O632.21文献标识码:A为了获得综合性能优异的聚合物材料,共混改性是一种卓有成效的方法,它也为新型膜材料的开发提供了简便有效的新途径。聚合物共混改性是以不同聚合物间性质的互补性与协同效应来改善膜材料的性质。共混聚合物间的相容性决定共混物能否成膜及成膜后结构性质[1]。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的高分子材料,其突出的化学稳定性、耐辐射特性、抗污染性和耐热性使其在膜分离领域得到重用。但其疏水性制约PVDF膜在很多领域大规模的应用。鉴于此,通过亲水化改性手段来提高PVDF膜的亲水性能。磺化聚醚砜(SPES)由于亲水基团-SO3H的引入,能改善膜的亲水性,提高膜通量。本文选用SPES与PVDF共混改性来提高PVDF微孔膜的亲水性,研究了SPES与PVDF共混相容性,并讨论了PVDF与SPES相容性对共混膜结构和性能的影响。1实验部分1.1实验原料和仪器PVDF(FR904,[η]=1.4-1.9dl/g,上海3F新材料股份有限公司);磺化聚醚砜(磺化度为5.2%,长春吉大新材料有限公司);N,N-二甲基乙酰胺(DMAc,天津科密欧化学试剂开发中心);NDJ-8S型旋转数字显示粘度计(上海精密科学仪器有限公司),FA-SA超滤装置(杭州赛菲膜分离有限公司),OCA20型表面接触角测量仪(德国DataPhysics公司)。1.2PVDF/SPES共混膜的制备将一定比例的PVDF、SPES和DMAc搅拌溶解,得到铸膜液,测定其粘度。用刮刀将铸膜液在玻璃板上刮制成一定厚度的溶液膜,将溶液膜浸入温度恒定的凝固浴中成膜,并从凝固浴中取出浸入去离子水中,放置5～7天后取出,随后浸泡于无水乙醇中24h,取出在空气中自然晾干。1.3膜的孔隙率的测定将一定面积和厚度的共混膜用滤纸吸干表面附着水分后,称重,然后将该膜置于真空干燥箱中至恒重,称取干膜重,按下式计算该膜的孔隙率:Pr=(W湿-W干)/(d水·A膜·L膜)式中W湿为湿膜重;W干为干膜重;A膜为膜面积;L膜为膜厚;d水为水密度。1.4共混膜水通量测试将新制备的共混膜首先在0.15MPa下预压30分钟直至水通量基本稳定,然后在0.1MPa下测量单位面积在单位时间内透过的去离子水量,每个样品测量三次,取平均值。1.5接触角测量将膜条浸入pH=7.4的PBS缓冲溶液中,在第4期左丹英等:聚偏氟乙烯-磺化聚醚砜相容性及其成膜性能超声波振荡器中振荡1h;取出放入65℃的烘箱中2h;最后进行静态接触角测量,为每个样品测十次,取平均值。2结果和讨论2.1PVDF/SPES共混体系相容性研究2.1.1溶度参数预测PVDF和SPES相容性聚合物溶度参数相近是聚合物相容性较准确的原则。如果两种聚合物的溶解度参数差δ1-δ2>0.5,两种聚合物部分混溶;如δ1-δ2<0.5,则为均相混溶,两种聚合物的溶解度参数越接近,混溶性越好。PVDF的溶解度参数为δ1=23.2(MPa)12。SPES的溶度参数采用下面的方法进行计算。溶度参数δ的计算公式:δ2=δd2+δp2+δh2,式中δd,δp,δh分别为δ的色散分量,极化分量和氢键分量。SPES溶度参数分量(δd,δp,δh)的可按下式计算[2,3]:δd=10(32.3+6.1x)/(17.4+3.6x)δp=100(2.3+3.3x)12/(17.4+3.6x)δh=10[(14.4+31.4x)/(17.4+3.6x)]12x为SPES的磺化度:5.2%。最后计算得到δSPES=22.6(MPa