聚砚膜表面亲水化改性研究

论文摘要

聚砜类材料具有优良的机械性能、电性能、透明性和食品卫生性,但是聚砜类材料作为膜材料时亲水性,抗污染性等方面存在不足。本文分别采用化学和紫外光接枝的方法在不改变聚砜材料本身性质的前提下在膜表面引入亲水性基团,从而改善聚砜膜的分离效率和提高膜的抗污染性能。利用化学接枝的方法在膜表面引入亲水基团。通过过硫酸钾（K2S2O8）羟基化预处理、铈盐引发丙烯酰胺（AAm）对聚砜（PSF）膜进行亲水化改性,采用X射线光电子能谱（XPS）和红外光谱（ATR-FTIR）对接枝前后聚砜膜进行表征,用扫描电子显微镜（SEM）观察接枝前后聚砜膜的表面形貌变化。研究了预处理温度、时间以及反应温度变化对接枝反应的影响。结果表明,在羟基化预处理温度为40℃,处理时间2h,接枝反应水浴温度为40℃时接枝改性后的聚砜膜表面水接触角能够降低到29°左右,这种方法能够有效的提高聚砜膜的亲水性。论文还研究了在光敏剂二苯甲酮（BP）存在下,通过紫外光辐照在聚砜膜表面接枝丙烯酸（AAc）单体制备亲水性聚砜膜的方法。用FTIR-ATR、SEM、XPS和表面接触角测定仪对聚砜膜表面结构和性能进行表征,研究了接枝反应的条件的变化对膜的通量和膜的牛血清蛋白（BSA）截留率的影响。FTIR-ATR和XPS的研究结果表明,AAc成功接枝到聚砜膜表面,其接枝率随单体浓度的增加而增加,接触角也明显下降,表明改性后膜表面的亲水性得到改善。本文研究表明,通过化学和紫外光辐照对聚砜膜表面的改性可以制备具有优良分离性能的亲水性聚砜膜,而且紫外光辐照改性的效率高,成本低,可实现工业连续化操作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚合物分离膜概述
• 1.1.1 膜的定义
• 1.1.2 膜的分类
• 1.1.3 膜材料
• 1.2 聚合物膜的亲水改性研究进展
• 1.2.1 膜表面改性的方法
• 1.2.2 膜表面化学改性
• 1.2.3 膜表面紫外光接枝
• 1.3 论文选题的研究目的和意义
• 第二章 化学改性聚砜膜
• 2.1 主要试剂与原材料
• 2.2 主要仪器设备
• 2.3 实验步骤
• 2.3.1 PSF膜的制备
• 2.3.2 PSF膜的化学改性
• 2.4 聚砜膜的表征
• 2.4.1 全反射红外光谱（ATR-FTIR）表征
• 2.4.2 X射线光电子能谱（XPS）表征
• 2.4.3 扫描电子显微镜（SEM）表征
• 2.4.4 纯水接触角的测试
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 化学改性聚砜膜机理
• 2.5.2 全反射红外光谱（ATR-FTIR）分析
• 2.5.3 X射线光电子能谱（XPS）分析
• 2.5.4 扫描电镜（SEM）分析
• 2.5.5 接触角分析
• 2.5.6 表面接枝聚合条件优化
• 2.6 小结
• 第三章 紫外辐照聚砜膜表面改性
• 3.1 主要试剂与原材料
• 3.2 主要仪器设备
• 3.3 实验步骤
• 3.3.1 聚砜膜的制备
• 3.3.2 聚砜膜紫外光接枝
• 3.3.3 接枝聚砜膜的表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 紫外光接枝实验条件的选择
• 3.4.2 紫外接枝聚砜膜的结构分析
• 3.4.3 紫外接枝聚砜膜的亲水性能分析
• 3.5 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书