聚氯乙烯(PVC)-磺化聚醚砜(SPES)共混膜的制備及磺化度對(duì)膜性能的影響研究.pdf

1、膜分離技術(shù)是一種新型、高效的分離技術(shù)，因其分離效率高、無(wú)二次污染、能耗低等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。聚氯乙烯（PVC）作為第二大合成材料，具有廉價(jià)易得、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐微生物侵蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此在新型膜材料的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中引起了人們的關(guān)注。但是 PVC存在疏水性較強(qiáng)、不耐污染、成膜性能差等缺點(diǎn)，因此在親水性和柔韌性方面需要改性?；腔勖秧浚⊿PES）不僅具有膜材料聚醚砜（PES）成膜性能優(yōu)良、柔韌性好的優(yōu)點(diǎn)，而且具有較強(qiáng)的親水性，但是價(jià)格較昂貴。因此通過(guò)

2、溶液共混的方法，將PVC與SPES共混，能夠?qū)VC和SP ES的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到一起，從而開(kāi)發(fā)出價(jià)格便宜、性能優(yōu)良的新型膜材料。
　　本論文首先采用發(fā)煙硫酸磺化法制備了不同磺化度的磺化聚醚砜（SPES），然后采用溶解度參數(shù)理論法、剪切粘度法、傅里葉紅外光譜法（ATR-FITR）和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度法(Tg)的方法對(duì)聚氯乙烯(PVC)/磺化聚醚砜（SPES）二元共混體系的相容性及磺化度對(duì)體系相容性的影響進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上采用溶劑-非溶劑

3、擴(kuò)散誘導(dǎo)相分離方法制備了P VC/SP ES共混膜，通過(guò)研究不同共混比下共混膜的斷面和表面微觀結(jié)構(gòu)及共混膜的性能（水通量、截留率、拉伸強(qiáng)度、親水性和耐污染性），確定了最佳共混比。在確定最佳共混比的基礎(chǔ)上，探討了SP ES的不同磺化度對(duì)P VC/SP ES共混膜的微觀結(jié)構(gòu)和膜性能的影響。通過(guò)研究得到如下結(jié)論：
　　1.相容性研究結(jié)果表明，PVC/SP ES為部分相容體系，其中共混比為9/1、8/2、7/3、2/8、1/9時(shí)相容性較好

4、，磺化度對(duì)共混體系相容性影響不大。
　　2.在PVC/SPES共混比為10/0到0/10的范圍內(nèi)，PVC/SPES共混膜的斷面微觀結(jié)構(gòu)由典型的非對(duì)稱多孔結(jié)構(gòu)變?yōu)殡s亂無(wú)章的結(jié)構(gòu)，再由雜亂無(wú)章的結(jié)構(gòu)變?yōu)榈湫偷姆菍?duì)稱多孔結(jié)構(gòu)，這是共混體系在不同共混比下的相容性不同所致。共混比PVC/SPES為10/0、9/1、8/2、7/3、2/8、1/9及0/10時(shí)，PVC/SPES共混膜的斷面微觀結(jié)構(gòu)為典型的非對(duì)稱多孔結(jié)構(gòu)，其它共混比下，PVC/S

5、PES共混膜的斷面微觀結(jié)構(gòu)為雜亂無(wú)章的結(jié)構(gòu)。PVC/SPES共混膜水通量隨著共混體系中 SPES含量的增大，呈先升高后降低趨勢(shì)，在共混比為4/6時(shí)水通量達(dá)到最大值；PVC/SPES共混膜的親水性隨著共混體系中SPES含量的增大急劇升高，共混比為7/3時(shí)，即共混體中SP ES含量達(dá)到30％時(shí)，共混膜的親水性趨于穩(wěn)定，即繼續(xù)增加SP ES的含量，共混膜的親水性趨于不變，這種現(xiàn)象是由于磺酸基團(tuán)與水分子的強(qiáng)烈作用，導(dǎo)致磺酸基團(tuán)在膜表面聚集，即表

6、面層析現(xiàn)象所致。因此就改善PVC/SP ES共混膜的親水性方面來(lái)看，SPES在共混體系中的含量達(dá)到30％就足夠了，否則會(huì)使膜的成本增加。PVC/SPES共混膜的機(jī)械性能均優(yōu)于純P VC膜。耐污染實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，共混比為8/2和7/3的P VC/SP ES共混膜均具有較好的耐污染性能，反沖洗后二者的污水穩(wěn)定通量基本持平，但是8/2的共混膜比7/3的共混膜具有更高的截留率和機(jī)械性能，因此綜合考慮共混膜微觀結(jié)構(gòu)以及性能測(cè)試結(jié)果，P VC/SP

7、ES共混膜的最佳共混比為8/2。
　　3. SP ES的磺化度對(duì)P VC/SP ES共混膜的斷面和表面微觀結(jié)構(gòu)和性能影響研究結(jié)果表明，隨著磺化度的提高，共混膜斷面結(jié)構(gòu)中指狀孔孔徑增大，海綿狀結(jié)構(gòu)增多；膜的表面微孔數(shù)目增多，孔徑略有增大；隨著磺化度的提高，P VC/SP ES共混膜水通量大幅提高，而截留率略有減??；另外，隨著磺化度的增大，膜的機(jī)械性能、親水性和耐污染性能都有很大程度的改善。在共混比為8/2的情況下，當(dāng)磺化度從4.1％