论文摘要
聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有优良的物理性能、化学稳定性、可加工性以及耐腐蚀性、耐热性等特点,已成为目前应用最广泛的聚合物膜材料之一。且PVDF微孔膜已被广泛地应用于有机物／水的分离、污水处理、气体过滤等膜分离领域以及锂电池隔膜和聚合物电解质膜的制备等领域。目前多采用浸没沉淀法来制备微孔膜。然而用这种方法制备的PVDF微孔膜的结构较容易形成指状孔微观结构,从而影响膜的强度,并且不利于拓宽PVDF微孔膜的应用领域。本实验采用相转化干法(钢带流延)、热致相分离法(TIPS)和凝胶挤出流延法三种不同的成型方法制备PVDF微孔膜,并研究讨论了不同的成型方法对膜结构与性能的影响。研究结果表明,干法制膜过程中,随着成膜温度的升高,得到孔隙较小且相对致密的微孔膜结构,当铸膜液浓度为15wt%,成膜温度为80℃时得到性能较好的微孔膜。与DMAC相比,以NMP为溶剂时,形成较规则的球晶结构。加入第三组份添加剂对微孔膜的结构有很大的影响,加入去离子水时,膜孔孔径变大,但是加入量较多时,使孔的数量减少。当添加剂DBP的浓度为11wt%时,可以得到孔隙均匀且紧密的微孔膜结构,具有较大的实用价值。热致相分离法制备PVDF微孔膜时,极易产生球晶结构而影响膜的性能,若采用混合稀释剂,通过调节混合稀释剂的比例,可以避免球晶的产生,当DBP/DOP(质量比)为1：1和6：4时,所成的微孔膜为蜂窝状结构。相对而言,凝胶挤出流延法制备的PVDF微孔膜综合性能较好,主要突出特点是力学性能的改善。实验还对环保型试剂进行了探索,采用PVDF/大豆油体系通过挤出流延法来制备PVDF微孔膜,改善了传统的有毒性有机溶剂的使用而造成的环境污染。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 膜科学与技术概述1.1.1 膜的定义与分类1.1.2 膜分离技术1.1.3 锂离子电池聚合物电解质膜1.2 聚偏氟乙烯树脂介绍1.2.1 聚偏氟乙烯（PVDF）的结构1.2.2 聚偏氟乙烯的结晶形态1.2.3 聚偏氟乙烯的特性1.3 聚偏氟乙烯微孔膜1.3.1 聚偏氟乙烯微孔膜的发展1.3.2 聚合物微孔膜的制备方法1.4 课题的提出及意义1.5 本课题的研究目的与内容第二章 干法制备PVDF微孔膜的研究2.1 引言2.2 原料及设备2.2.1 原料及试剂2.2.2 实验设备2.3 PVDF微孔膜的制备2.3.1 铸膜液的配制2.3.2 流延成膜2.4 性能测试与表征2.4.1 水通量测试2.4.2 孔隙率的测定2.4.3 拉伸强度的测定2.4.4 微孔结构观察2.4.5 最大孔径的测定2.4.6 热性能2.5 结果与讨论2.5.1 不同成膜温度对PVDF微孔膜的影响2.5.2 不同铸膜液浓度对PVDF微孔膜的影响2.5.3 不同溶剂对PVDF微孔膜的影响2.5.4 加入第三组份对PVDF微孔膜的影响2.6 本章小结第三章 热致相分离法制备PVDF微孔膜的研究3.1 引言3.2 原料及设备3.2.1 原料及试剂3.2.2 主要实验仪器3.3 PVDF微孔膜的制备3.4 结果与讨论3.4.1 不同铸膜液浓度对微孔结构的影响3.4.2 不同铸膜液浓度对微孔膜最大孔径的影响3.4.3 不同铸膜液浓度对微孔膜孔隙率的影响3.4.4 不同铸膜液浓度对微孔膜水通量的影响3.4.5 不同铸膜液浓度对微孔膜拉伸强度的影响3.4.6 不同冷却方式对PVDF微孔膜的影响3.4.7 混合稀释剂体系制备的PVDF微孔膜的研究3.5 本章小结第四章 凝胶挤出流延法制备PVDF微孔膜的研究4.1 引言4.2 实验原料与设备4.2.1 实验原料4.2.2 实验设备4.3 PVDF微孔膜的制备4.3.1 凝胶挤出流延法制备PVDF微孔膜的工艺流程4.3.2 配方设计4.4 结果与讨论4.4.1 PVDF/NMP体系微孔结构的观察4.4.2 PVDF/NMP体系微孔膜的最大孔径和孔隙率分析4.4.3 PVDF/NMP体系微孔膜的水通量分析4.4.4 PVDF/NMP体系微孔膜的拉伸强度分析4.4.5 PVDF/大豆油体系微孔膜的微孔结构观察4.4.6 PVDF/大豆油体系微孔膜的最大孔径和孔隙率分析4.4.7 PVDF/大豆油体系微孔膜的水通量分析4.4.8 PVDF/大豆油体系微孔膜的拉伸强度分析4.4.9 PVDF/NMP体系和PVDF/大豆油体系膜的热性能分析4.5 本章小结第五章 结论参考文献致谢作者攻读学位期间发表的学术论文作者和导师简介硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
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