乙—丙共聚疏水微孔膜制备及膜蒸馏性能研究

论文摘要

热致相分离（TIPS）法作为一种适用于结晶性聚合物制备微孔膜的方法,已成为制备抗高温、耐腐蚀膜的重要研究手段。围绕TIPS法制膜的研究主要集中在膜孔结构控制、稀释剂的选择以及膜材料的应用三个方面。本研究旨在采用TIPS方法,制备疏水性强、价格低廉、性能优良和化学稳定性好的共聚物疏水微孔膜。本研究以聚丙烯（iPP）和高密度聚乙烯（HDPE）为材料,以豆油为稀释剂,己二酸为成核剂,正己烷为萃取剂,采用TIPS法对乙-丙共聚疏水微孔膜的制备进行了初步研究。分别对聚丙烯和聚乙烯的质量比、共聚物初始浓度对膜形态结构的影响进行了探讨。确定了聚丙烯和聚乙烯的最佳成膜质量比,并在此基础上考察了共聚物初始浓度对膜孔结构的影响,对乙-丙共聚平板微孔膜的厚度、热性能及孔形态结构等特性参数进行表征。研究发现,在共聚物浓度为30wt%时,随着共聚物中聚丙烯含量的增加,膜孔径增大,孔隙率升高,iPP与HDPE质量比为5：1和6：1时膜孔结构相对较清晰；在聚丙烯和聚乙烯质量比为6：1时,随着共聚物浓度的增加,膜孔径减小,孔隙率降低。对制得的乙-丙共聚平板微孔膜开展了自来水和0.5mol/L NaCl溶液两种体系的真空膜蒸馏（VMD）实验。在进料温度、进料流量一定时,膜的VMD通量随着共聚物初始浓度的增大而明显减小,随着共聚物中聚丙烯含量的增加而逐渐增大。0.5mol/L NaCl水溶液VMD过程产品水的脱盐率均在99.9%以上。

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ABSTRACT

1 前言

2 总论

2.1 微孔膜的制备方法

2.1.1 拉伸法

2.1.2 烧结法

2.1.3 核径迹蚀刻法

2.1.4 热致相分离法

2.2 TIPS制备聚合物微孔膜概述

2.2.1 TIPS制备聚合物微孔膜研究进展

2.2.2 TIPS法制备聚合物微孔膜展望

2.3 TIPS法制备聚合物微孔膜成膜机理

2.3.1 TIPS法制备微孔膜热力学基础

2.3.2 TIPS法制备微孔膜动力学基础

2.4 膜蒸馏

2.4.1 膜蒸馏基本原理与特点

2.4.2 膜蒸馏的优点与局限性

2.4.3 膜蒸馏操作方式

2.4.4 膜蒸馏研究进展及应用前景

2.5 本课题立论依据、研究内容及研究思路

2.5.1 课题立论依据

2.5.2 课题研究内容

2.5.3 课题研究思路

3 TIPS聚乙烯-聚丙烯共聚疏水微孔膜制备

3.1 TIPS聚乙烯-聚丙烯共聚疏水微孔膜制备实验

3.1.1 实验原料

3.1.2 仪器与设备

3.1.3 实验装置图

3.1.4 实验步骤

3.1.5 制膜条件的确定

3.2 膜性能表征

3.2.1 结晶温度测定

3.2.2 浊点的测定

3.2.3 膜孔形态结构观测

3.2.4 孔隙率的测定

3.2.5 通量

3.2.6 截留率

3.2.7 稀释剂萃取效果分析

3.2.8 耐热性能分析

3.3 IPP/HDPE-豆油体系相图

3.4 本章小结

4 聚丙烯和聚乙烯质量比对膜性能影响的研究

4.1 IPP/HDPE质量比对膜表面及断面结构的影响

4.2 IPP/HDPE质量比对膜断面表面皮层结构的影响

4.3 IPP/HDPE质量比对膜断面非表面皮层结构的影响

4.4 IPP/HDPE质量比对膜孔隙率的影响

4.5 稀释剂萃取效果

4.6 乙-丙共聚平板微孔膜耐热性能

4.7 本章小结

5 共聚物初始浓度对膜性能影响的研究

5.1 共聚物初始浓度对膜表面及断面结构的影响

5.2 共聚物初始浓度对膜断面表面皮层结构的影响

5.3 共聚物初始浓度对膜断面非表面皮层结构的影响

5.4 聚合物初始浓度对膜孔隙率的影响

5.5 稀释剂萃取效果

5.6 乙-丙共聚平板微孔膜耐热性能

5.7 本章小结

6 TIPS乙-丙共聚疏水微孔膜真空膜蒸馏实验

6.1 VMD实验原料

6.2 VMD实验仪器与设备

6.3 VMD实验装置图

6.4 聚丙烯和聚乙烯质量比对乙-丙共聚膜VMD通量的影响

6.4.1 进料温度对乙-丙共聚膜VMD通量的影响

6.4.2 进料流量对乙-丙共聚膜VMD通量的影响

6.4.3 进料条件对0.5mol/L NaCl溶液VMD过程截留率的影响

6.5 共聚物初始浓度对乙-丙共聚膜VMD通量的影响

6.5.1 进料温度对乙-丙共聚膜VMD通量的影响

6.5.2 进料流量对乙-丙共聚膜VMD通量的影响

6.5.3 进料条件对乙-丙共聚膜VMD过程截留率的影响

6.6 本章小结

7 结论

8 展望

9 参考文献

10 论文发表情况

11 致谢

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