用超薄凝结盒对PSF-DMAc二元体系的浸没沉淀成膜过程的观察和Monte Carlo法的模拟计算

论文摘要

聚合物膜在工业、生物医学和生物技术领域上的应用发展十分迅速,它可广泛应用于超滤、微滤、反渗透和气体分离。每一种应用对膜的材料及结构都有特殊的要求。例如对于微滤及超滤膜,孔隙率及孔径尺寸决定了膜的过滤性能。在制备这类膜的方法中,以浸没沉淀法制膜最为主要。浸没沉淀膜的结构是将最初为稳定的聚合物成膜液转化成不稳定的双液相分散液,进而使之发生凝胶化转化成多孔的固态膜。最终得到的膜结构是由成膜过程中的传质和相分离过程及凝胶的结构共同决定的。因此,研究聚合物溶液在不同条件下,经历何种途径成膜及成膜过程中的对应现象,是了解聚合物膜形成机理的重点。 本论文在大量阅读和总结相关参考文献的基础上,首先对聚砜（PSF）-N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）所构成的二元制膜体系及PSF-DMAc-IBA（异丁醇）,PSF-DMAc-IPA（异丙醇）所构成的三元制膜体系的成膜过程进行了研究。通过自行设计的超薄凝结盒,能直接得到膜截面结构形成的信息。在空气中水份引发相分离（这种方式使相分离过程缓慢,可以跟踪相分离起止信息）的条件下,观察二元及三元制膜体系在不同浓度及不同空气湿度下成膜的微观相分离及其传质过程,以及最后膜结构形态的差异。 在较稀浓度下（2%、4%,6%）,二元铸膜液在接触到空气中的水份后,在表层发生传质过程中的初始传质,形成聚合物的聚集、溶剂和非溶剂之间的扩散、组分间的流体动力学流动和对流。可以看到聚合物由团簇（cluster）到分形体（fractal）的变化过程,形成的fractal在空气与PSF/DMAc液膜的界面处有一定程度的堆积,但仍未发生凝胶化成膜,表现出来的是成膜过程中“聚

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 浸没沉淀法制膜简介
• 1.2 成膜过程的研究
• 1 2.1 成膜的基本过程
• 1.2.2 传质实验
• 1.3 凝胶与膜结构的关系
• 1.3.1 凝胶的形成
• 1.3.2 分形的简介
• 1.3.3 研究方法
• 1.4 Monte Carlo模拟
• 1.5 本论文设想
• 第二章 超薄凝结盒的凝结实验
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 超薄凝结实验
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 盖玻片的平整度测定
• 2.3.2 不同浓度的二元体系成膜图
• 2.3.3 相分离后期的粗化
• 2.3.4 基本成膜过程归纳
• 2.3.5 三元体系成膜图
• 2.4 结论
• 第三章 用共聚焦显微镜的探索观察
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂及仪器
• 3.2.2 聚砜的磺化
• 3.2.3 荧光剂RhB的引入
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 磺化聚砜的红外光谱分析
• 3.3.2 磺化聚砜的核磁共振谱分析
• 3.3.3 激光共聚焦扫描显微镜观察
• 3.4 结论
• 第四章 Monte Carlo方法对浸没成膜过程动态分析的初步尝试
• 第五章 全文总结
• 5.1 本论文主要结论
• 5.2 本论文创新点
• 5.3 需进一步研究的后续问题
• 致谢
• 参考文献
• 声明