臭氧引发接枝制备聚偏氟乙烯（PVDF）亲水膜的研究

论文摘要

聚偏氟乙烯（PVDF）具有价格低廉、化学和热稳定性好、机械强度高等优点,但其强疏水性导致了材料表面的亲水性差、污染严重,从而制约了PVDF超滤膜的广泛应用,因此需要对膜材料进行亲水化改性处理。本论文利用臭氧的强氧化性,对溶解在N-甲基吡咯烷酮中的聚偏氟乙烯（PVDF）进行处理引入过氧基团,然后通过热引发接枝聚合亲水性单体—聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）,通过相转变法（Phaseinversion）制备具备亲水特性的PVDF分离膜。通过红外光谱、热重分析和接触角测试对接枝改性后的聚偏氟乙烯的结构和性能进行了表征。红外光谱显示在1734cm-1处出现了PEGMA的特征吸收峰,表明了已成功接枝上PEGMA。接枝后的PVDF膜接触角降低到40度左右,表现出了很好的亲水性;同时研究了接枝条件对改性膜亲水性的影响,随接枝单体浓度增加其亲水性增大;改性前后的聚偏氟乙烯膜的表面形貌通过电子扫描显微镜（SEM）分析表明,在相同成膜条件下改性后分离膜表面形貌发生很大变化,改性后制备的分离膜有较大的膜孔出现;水通量测试和牛血清蛋白吸附实验进一步表明,接枝改性可以明显改善PVDF分离膜的亲水性和抗污染性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 膜分离技术简介
• 1.1.1 膜分离技术的发展历程
• 1.1.2 膜的定义和分类
• 1.1.3 膜分离技术的特点
• 1.2 含油废水的分类及处理方法
• 1.3 疏水性膜的改性方法
• 1.3.1 物理改性
• 1.3.1.1 等离子体改性
• 1.3.1.2 共混改性
• 1.3.1.3 复合改性
• 1.3.1.4 荷电处理
• 1.3.2 化学改性法
• 1.3.2.1 化学试剂法
• 1.3.2.2 等离子体接枝改性
• 1.3.2.3 臭氧活化接枝改性
• 1.3.2.4 光引发接枝改性
• 1.3.2.5 膜表面接枝改性
• 1.4 聚偏氟乙烯膜（PVDF）的研究现状
• 1.4.1 聚偏氟乙烯结构与性质
• 1.4.2 聚偏氟乙烯膜的发展前景
• 1.5 本课题的研究意义、内容及创新点
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 本课题的创新点
• 第二章 臭氧引发接枝聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）制备聚偏氟乙烯亲水膜
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.3.1 聚偏氟乙烯的臭氧预处理
• 2.1.3.2 接枝反应
• 2.1.3.3 聚偏氟乙烯分离膜的制备
• 2.1.3.4 过氧键含量测定
• 2.1.4 膜结构性能表征
• 2.1.4.1 水通量测试
• 2.1.4.2 牛血清蛋白吸附实验
• 2.1.4.3 红外光谱（FTIR）分析
• 2.1.4.4 热重（TGA）分析
• 2.1.4.5 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.1.4.6 接触角测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 PVDF的臭氧预处理
• 2.2.3 PVDF-g-PEGMA的红外光谱分析
• 2.2.4 PVDF-g-PEGMA的热稳定性
• 2.2.5 PVDF-g-PEGMA膜的表面形貌
• 2.2.6 PVDF-g-PEGMA膜的表面亲水性
• 2.2.7 水通量测试
• 2.2.8 BSA吸附测试
• 2.3 本章小结
• 第三章 臭氧引发接枝丙烯酸（AAC）和四乙烯基吡啶4VP制备聚偏氟乙烯和聚丙烯腈亲水膜
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.3.1 偏氟乙烯和聚丙烯腈的臭氧预处理
• 3.1.3.2 接枝反应
• 3.1.3.3 聚偏氟乙烯和聚丙烯腈膜的制备
• 3.1.4 膜结构性能表征
• 3.1.4.1 红外光谱（FTIR）分析
• 3.1.4.2 接触角测试
• 3.1.4.3 水通量测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 PVDF-g-AAC、PAN-g-AAC和PAN-g-4VP的红外光谱分析
• 3.2.2 PVDF-g-AAC、PVDF-g-AAC和PAN-g-4VP膜的表面亲水性
• 3.2.3 PVDF-g-AAC水通量测试
• 3.3 本章小结
• 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