智能膜是基于仿生材料而發(fā)展起來的一種膜,它在生化物質(zhì)提純、藥物控制釋放、水處理等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。智能膜由于含有能夠感知外界環(huán)境變化并做出響應(yīng)的聚合物,因而其膜孔大小能夠發(fā)生變化,從而改變膜的通量、滲透性能。此類分離膜既具有基膜的優(yōu)良性能,還有具有環(huán)境響應(yīng)性,因而近幾年引起人們的研究興趣。智能膜的分離性能取決于膜結(jié)構(gòu),而膜的結(jié)構(gòu)又與制膜條件密切相關(guān)。本課題從優(yōu)化溫度響應(yīng)智能膜PVDF-g-PNIPAAm的制膜工藝出發(fā),希望制得具有良好的溫敏性和親水性的溫敏膜。本實驗首先通過自由基聚合的方法制備PVDF-g-PNIPAAm共聚物,然后通過浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備PVDF及PVDF-g-PNIPAAm溫敏膜。通過FTIR、XPS、SEM、接觸角、膜通量等測試的方法,探討了溶劑中加THF、改變凝固浴中NaCl含量及乙醇溶脹處理對溫敏膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究結(jié)果表明,通過對PVDF-g-PNIPAAm膜制備工藝的調(diào)控,膜的結(jié)構(gòu)和滲透性能均會發(fā)生相應(yīng)的變化。當鑄膜液的溶劑中加入THF后,共聚膜表面的NIPAAm含量隨著靜置時間的增加而增加,使得膜表面的親水性增加。隨著靜置時間的增加,表面的小孔逐漸增多,指狀孔結(jié)構(gòu)增大,使得純水通量增加,并且水通量隨著溫度的變化呈現(xiàn)溫敏性。在凝固浴中加入NaCl,降低了水的活度,使溶劑與凝固浴的交換速度降低,從而形成更為致密的膜結(jié)構(gòu)。隨著NaCl濃度的增加,PVDF及PVDF-g-PNIPAAm溫敏膜最大斷裂強度變大,親水性增加,截留率增加。經(jīng)過乙醇溶脹后的溫敏膜,其親水性、力學性能、溫敏性都有一定量的提升。但乙醇處理時間過長,溶脹程度變大,使得溫敏膜結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了一定程度上的破壞,從而其溫敏性、親水性、力學性能都有一定的下降。
【學位單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.893
【部分圖文】：

Ｆｉｇ２－３?ＸＰＳ?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｎｄ?Ｃｌｓ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ?ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ??（ａ，?ａ＇）：?Ｍ１０?（ｂ，?ｂ＇）：?Ｍ２０?（ｃ，?ｃ＇）：?Ｍ３０?（ｄ，?ｄ＇）：?Ｍ４０?（ｅ，?ｅ＇）：?ＭＯＯ??圖２－３中（ａ），?（ｂ），（ｃ），?（ｄ），（ｅ）分別ＤＭＦ和ＴＨＦ為溶劑制備??ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ共聚膜靜置不同的時間和純ＤＭＦ為溶劑制備的共聚膜的Ｃｌｓ??譜圖。??表２－３不同靜置時間的ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ膜表面Ｃｌｓ的百分含量??Ｔａｂｌｅ?２－３?Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ?ｏｆ?Ｃｌｓ?ｏｆ?ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｔａｎｄｉｎｇ?ｔｉｍｅ??ｃｆ２?ｏ＝ｃ－ｏ－ｎ?ｃｈ２?ＣＨ??ＭＯＯ?２２．１８?３．５２?５５．１６?１９．１５??Ｍ１０?２７．０３?７．４６?３６．７７?２８．７３??Ｍ２０?２５．８５?７．１４?４１．７６?２５．２４??Ｍ３０?２０．２７?６．４９?４０．６３?３２．６１??Ｍ４０?２０．０６?７．６９?３６．６?３５．６１??定義ＰＮＩＰＡＡｍ在共聚物上的接枝率為：ＸＮＩＰＡＡｍ＝共聚物中ＮＩＰＡＡｍ摩爾數(shù)??／（共聚物中ＮＩＰＡＡｍ摩爾數(shù)＋共聚物中ＰＶＤＦ重復(fù)單元摩爾數(shù)），可以由ＸＰＳ測??試所得膜表爾〇＝Ｃ－Ｎ］鍵和［ＣＦ２］鍵中Ｃ的百分含量，計算出膜表面處ＮＩＰＡＡｎｉ??的摩爾含量

ｂａｔｈｓ??３．?４．?２膜親水性能的分析??圖３－２為凝固浴中不同ＮａＣｌ濃度下所制備的ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ共聚膜（ａＯ，??ａｌ，?ａ２?，?ａ３和ａ４）的水接觸角。從圖中可以看出，隨著凝固浴中ＮａＣ丨濃度??的增加，共聚物膜表面的水接觸角由７９．４°降低至６５．４°，共聚物膜親水性提高。??這主要是由于凝固浴中ＮａＣ丨濃度的增加降低了溶劑與非溶劑的交換速度，成膜??速度降低，共聚物分子有足夠的時間進行運動，親水性聚合物ＰＮＩＰＡＡｍ鏈段向??膜表面遷移的時間增多，使得膜表面的ＰＮＩＰＡＡｍ含量增多，進而提高膜表面的??親水性。另一方面，由于無機鹽的加入使得ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ共聚物形成膠束??聚集體，山ＳＥＭ圖可以看出在膜表面表現(xiàn)為類微球凸起使得膜表面粗糙度增加，??而且膜表面的孔徑也增大

??３．?４．?６膜表面靜態(tài)蛋白吸附性能分析??圖３－５為凝固浴中不同ＮａＣｌ濃度下所制備的ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮ丨ＰＡＡｍ共聚膜（ａＯ，??ａｌ，?ａ２，ａ３和ａ４）在２５°Ｃ下對牛血清內(nèi)蛋白（ＢＳＡ）的靜態(tài)吸附量。由圖可??以看出，在不含ＮａＣＩ的凝固浴中制備的ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ共聚膜的蛋白吸附??量為５２ｐｇ／ｃｍ?２的，而后隨著凝固浴中的ＮａＣ丨濃度的增加，ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ??膜對蛋白的吸附量逐漸減小到３０Ｍｇ／?ｃｍ?２以下。這主要是因為ＮａＣＩ的加入降低??了溶劑與非溶劑之間的交換速度，共聚物分子鏈段有時間進行調(diào)整，ＰＮＩＰＡＡｍ??鏈段逐漸向膜表面遷移，膜表面親水性提高，抗污染性增強，因而吸附量減小，??因此膜的抗蛋白污染性能逐漸提高。這主要是由于膜表面的ＮＩＰＡＡｍ鏈段屬于??親水性鏈段，易于與蛋白溶液中的水分子進行結(jié)合形成氫鍵，使得水分子和聚合??物分子鏈段會在膜表面形成穩(wěn)定的水分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，抑制蛋白質(zhì)分子的吸附。??ｅ：�。�??Ｑ?ｍｍ?ＷＭ?Ｗｍ??ａＯ?ａ１?ａ２?ａ３?ａ４??圖３－５不同凝固浴濃度下ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ膜的靜態(tài)蛋白質(zhì)吸附量??Ｆｉｇ?３－５?Ｓｔａｔｉｃ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ａｔ?ｄｉｆＴｅｒｅｎｔ?ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ?ｂａｔｈ??ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ??３．?５小結(jié)??本章先是通過自由基聚合的方法制備ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ聚合物
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 譚鵬;雷華;徐濤;邱瑜;宋宣宣;秦舒浩;;PNIPAAm溫敏處理棉織物[J];塑料;2015年06期

2 Qing Zhou;李建華;Bang-feng Yan;吳東;張其清;;Thermo-responsive and Antifouling PVDF Nanocomposited Membranes Based on PNIPAAm Modified TiO_2 Nanoparticles[J];Chinese Journal of Polymer Science;2014年07期

3 康鍇;盧滇楠;劉錚;;蛋白質(zhì)在溫度響應(yīng)性PNIPAAm接枝硅膠表面吸附和解吸過程:分子模擬和實驗研究(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2012年02期

4 于謙;陳紅;;PNIPAAm改性表面對蛋白質(zhì)吸附的調(diào)控及其應(yīng)用[J];化學進展;2014年08期

5 譚鵬;雷華;徐濤;邱瑜;簡嫩梅;;PNIPAAm的合成及結(jié)構(gòu)和溫敏性表征[J];塑料工業(yè);2015年05期

6 李林輝;吳金丹;王洪霞;高長有;;表面溫敏聚合物刷的原子力顯微鏡和石英晶體微天平研究[J];化學學報;2009年24期

7 ;Preparation and photoactivity of thermosensitive polymer supported metallophthalocyanine[J];Science in China(Series B:Chemistry);2008年06期

8 楊桔;霍丹群;侯長軍;;溫敏性PNIPAAm多孔水凝膠制備方法的研究進展[J];材料導報;2010年17期

9 ;Study on Preparation of Temperature-sensitive Injectable Hydrogel[J];Chinese Journal of Biomedical Engineering;2010年02期

10 喻崢人;何建新;;溫敏型PVDF-g-PNIPAAm納米纖維紗的制備及性能研究[J];中原工學院學報;2017年06期

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 鄭耀臣;含POSS的聚異丙基丙烯酰胺有機-無機雜化聚合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能的研究[D];上海交通大學;2012年

2 李林輝;溫敏聚合物薄膜的制備及對細胞粘附和分離的調(diào)控研究[D];浙江大學;2009年

3 莊美玲;溫敏性中空纖維膜的制備及其用于貼壁型細胞的培養(yǎng)與收獲[D];大連理工大學;2017年

4 馬丹;溫度敏感性PNIPAAm-g-PDMS智能表面的制備、性能研究及在細胞培養(yǎng)中的應(yīng)用[D];浙江大學;2010年

5 林秀玲;PU/PNIPAAm電紡纖維的制備及硝苯地平釋放行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

6 吳濤;PNIPAAM修飾的介孔羥基磷灰石控釋辛伐他汀對骨質(zhì)疏松狀態(tài)下骨缺損的成骨修復(fù)研究[D];武漢大學;2017年

7 呂威鵬;若干多功能環(huán)境響應(yīng)型微納米材料的合成、改性與應(yīng)用探索[D];天津大學;2012年

8 魏川;功能性嵌段聚合物的合成、自組裝及初步應(yīng)用[D];復(fù)旦大學;2011年

9 李志明;溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺整體柱操控微流體的研究[D];浙江大學;2010年

10 宋順剛;功能化氧化石墨烯復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];浙江大學;2015年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 張濤;PVDF-g-PNIPAAm共聚溫敏膜性能優(yōu)化[D];天津工業(yè)大學;2018年

2 李培培;溫敏型PNIPAAm熒光探針的設(shè)計與制備[D];江南大學;2009年

3 齊雯妍;仿生礦化PNIPAAm微納米雜化材料的制備及智能性藥物釋放[D];鄭州大學;2012年

4 王琦;PVDF/PVDF-g-PNIPAAm/GO溫敏性超濾膜的制備及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

5 胡娟;基于PNIPAAm溫度敏感性復(fù)合納米纖維的制備及應(yīng)用研究[D];東華大學;2016年

6 簡嫩梅;PNIPAAm類溫敏材料接枝棉的研究[D];貴州大學;2015年

7 劉霞;溫敏二氧化鈦薄膜的制備及其性能研究[D];大連理工大學;2017年

8 徐垠;pH敏感/溫敏性高分子熒光材料的制備及性能研究[D];天津大學;2014年

9 劉小紅;PVDF-g-PNIPAAm溫敏膜的制備及細胞培養(yǎng)與收獲[D];大連理工大學;2014年

10 宋軍長;嵌段共聚物的合成、結(jié)構(gòu)改性及其用于聚合物共混物的微結(jié)構(gòu)控制研究[D];上海交通大學;2011年

本文編號：2875122