聚醚砜(PES)有很好的化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性,近年來利用PES作為制膜材料的研究獲得了廣泛的關(guān)注。盡管對(duì)PES膜的研究取得了一定的進(jìn)展,但一些問題還有待解決。其中之一便是由于PES的疏水性較強(qiáng),容易導(dǎo)致膜的污染的問題。通過不同的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)PES制膜材料的親水改性,是解決這一問題的有效途徑之一。針對(duì)粉體預(yù)輻照和異相共輻照改性的方法中,制備的改性共聚物在接枝率較高時(shí)不能很好溶解的問題,本文提出了均相共輻照的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,這種方法制備的改性共聚物有很好的溶解效果。用均相共輻照的方法,本文在均相溶液中將甲基丙烯酸(MAA)接枝在PES分子鏈上,制備了可溶解的改性共聚物PES-g-PMAA,通過元素分析法和FT-IR對(duì)產(chǎn)物的接枝率進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)當(dāng)單體濃度低于2%時(shí),共聚物的接枝率隨著單體濃度的增大而不斷升高;進(jìn)一步提升單體濃度,接枝率反而出現(xiàn)一定的下降。并因此提出了均相共輻照中三種反應(yīng)包括:單體的均聚反應(yīng)、接枝反應(yīng)以及PES和接枝鏈的降解反應(yīng)之間的競爭關(guān)系對(duì)其加以解釋。用這種改性共聚物制備了改性超濾膜,膜接觸角研究表明,改性超濾膜的親水性增強(qiáng);通過SEM對(duì)膜斷面的表征,說明接枝后的改性膜由原來的“指狀孔”轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂＞d狀孔”。在不同pH值的水溶液中,測試了改性超濾膜孔徑以及水通量隨pH值的變化,發(fā)現(xiàn)相比原始的PES膜,改性后的膜孔徑隨著pH值增大而減小,膜水通量隨pH值的增大而降低,改性膜有很好的pH敏感性。改性后的膜材料也表現(xiàn)出很好的環(huán)境溫度敏感性。相比原始的PES膜,改性后的膜對(duì)環(huán)境溫度的敏感性增強(qiáng),改性膜的水通量和切割分子量(MWCO)均隨著環(huán)境溫度的升高而不斷增大,說明改性超濾膜具有很好的環(huán)境溫度敏感性。本文還通過均相共輻射的方法將PVP接枝在PES的分子鏈上制備了改性共聚物PVP-g-PES。通過元素分析法和FT-IR研究了包括單體濃度和輻照吸收劑量等動(dòng)力學(xué)因素,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)單體濃度低于12%,輻照吸收劑量低于35KGy時(shí),接枝率隨著單體濃度和輻照吸收劑量的增大而不斷升高。并繪制鑄膜液的相圖分析了其熱力學(xué)穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)接枝后的聚合物鑄膜液熱力學(xué)穩(wěn)定性有所降低。由于PVP本身是一種良好的制孔劑,本文嘗試了直接利用輻照接枝后的溶液刮膜,并研究了不同溶劑、單體濃度和輻照吸收劑量對(duì)膜性能的影響,發(fā)現(xiàn)以DMAC作為溶劑制備的超濾膜有很好的滲透和過濾性能;單體濃度在一定范圍內(nèi)對(duì)膜性能沒有太大的影響;輻照吸收劑量的增大不利于膜性能的提升。同時(shí),本文以PES-g-PVP作為原材料制備了改性超濾膜,測試了改性膜對(duì)BSA溶液的通量保持率,結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性后的超濾膜比原始的PES膜的通量保持率有所增加,說明改性后的超濾膜抗污染性能有所提升。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.893
【部分圖文】：

圖 1.1 不同類型分離膜的使用范圍Figure 1.1 Range of application for different membrane1.3 超濾膜的制備方法概述超濾膜的分離特性主要取決于孔徑的大小及分布。制備多孔膜的方法有很多，例如：燒結(jié)法、拉伸法、徑跡蝕刻、模板浸取、涂敷法、相轉(zhuǎn)化等。燒結(jié)法：燒結(jié)的本質(zhì)是通過熱量使得聚合物由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，分子鏈相互纏繞聚合的方法，該方法適用于有機(jī)膜或者無機(jī)膜的制備。燒結(jié)法的前期處理需要將材料碾碎成一定大小的粉末，然后在高溫下燒結(jié)，燒結(jié)溫度取決于所選用的膜材料。在這一過程中，顆粒在熱力的作用下相互融合，形成膜結(jié)構(gòu)。燒結(jié)法只可制備微濾膜，制膜材料的特點(diǎn)是具有化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和機(jī)械穩(wěn)定性。

中增加了描述各組分摩爾數(shù)變化的兩項(xiàng)。組分 i 的化學(xué)位； = ( ) , , , ,中 ui為在溫度、壓力及其它各組分摩爾數(shù)一定的情況下由焓變化。對(duì)多組分體系，式（1-7）可以表述為； = VdP SdT ∑ ，化學(xué)位是在一定的溫度 T、壓力 P 和組成 xi下定義的物的自由焓 Gm由化學(xué)位之和確定。若 Gm以單位摩爾表 = 1 1 2 2的摩爾分?jǐn)?shù)作為橫坐標(biāo)，將混合物的自由焓 Gm作為縱坐所示二維坐標(biāo)系統(tǒng)。

圖 1.5 混合過程自由焓ΔGm在不同溫度下的變化曲線Figure 1.5 Variation curve of mixture’s free enthalpyΔGmat different temperature duringmixing process圖 1.5 可以看到，在 T1溫度下（圖 1.5，a），在整個(gè)組成內(nèi)體系都是互這一曲線的任何一點(diǎn)上畫出的切線得到的截距均為負(fù)數(shù)。但在 T2溫度1.5，b），曲線 ΔGm出現(xiàn)了一個(gè)上彎的部分，該曲線上有兩個(gè)點(diǎn)位于同一說明兩者相互平衡且具有相同的化學(xué)位，同時(shí)因?yàn)檫@兩點(diǎn)切線的截距均說明雙組份體系存在互溶的情況。但是隨著曲線 ΔGm進(jìn)入上彎部分，端截距不斷增大，到達(dá)某以臨界值后，截距變?yōu)檎�，說明體系不再穩(wěn)出現(xiàn)分層的情況。將不同溫度下的最小點(diǎn)的位置對(duì) 作圖并連接起來，線即為雙節(jié)線曲線，同時(shí)將不同溫度下拐點(diǎn)所處的位置對(duì) 作圖并連接

【參考文獻(xiàn)】

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