本文關(guān)鍵詞：綠色熱致相分離法制備PVDF微孔膜，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：聚偏氟乙烯(PVDF)具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和易加工成膜的等特點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于微濾、超濾、膜生物反應(yīng)器、膜蒸餾、氣體分離、水中污染物的去除、生物燃料收集、鋰離子電池隔膜和離子交換膜等方面�？赏ㄟ^浸沒沉淀法(NIPS)和熱致相分離法(TIPS)等多種制膜工藝制備不同形狀的PVDF膜,包括平板膜、中空纖維膜和管式膜等。但是,目前采用NIPS法和TIPS法工藝制備PVDF膜,均需使用大量有機(jī)溶劑,而有機(jī)溶劑很難再回收利用,環(huán)境污染和原材料浪費(fèi)十分嚴(yán)重。近年來,一種新型綠色溶劑離子液體引起人們的高度重視。由于離子液體不揮發(fā),不易燃,導(dǎo)電性強(qiáng),性質(zhì)穩(wěn)定,對許多無機(jī)鹽和有機(jī)物都有良好的溶解性。離子液體的獨(dú)特性質(zhì)使它有望取代常規(guī)的有毒、污染性大的有機(jī)溶劑。而且,離子液體可以回收利用,有助于減少環(huán)境污染。本論文以PVDF為膜材料,使用離子液體替代有機(jī)溶劑作為稀釋劑,采用TIPS法制備PVDF膜,并對TIPS法制備PVDF膜成膜機(jī)理進(jìn)行研究,探索制膜過程中膜微孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建、重組及優(yōu)化機(jī)制。對以離子液體為稀釋劑的綠色熱致相熔融工藝制備PVDF膜成膜機(jī)理進(jìn)行研究,為高性能高聚物分離膜的制備提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。通過TIPS法制備了由四種離子液體分別作為稀釋劑的PVDF中空纖維膜和平板膜,對四種中空纖維膜和平板膜進(jìn)行了熱重、電鏡、結(jié)晶、力學(xué)性能以及水通量測試分析后,得出1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([BMIm]BF4)為比較理想的稀釋劑。然后,著重介紹以[BMIm]BF4為綠色環(huán)保稀釋劑通過TIPS熔融工藝制備PVDF中空纖維膜和平板膜。繪制了PVDF/[BMIm]BF4混合物的相圖,并研究了影響PVDF膜形態(tài)及性能的因素。對聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物在稀釋劑[BMIm]BF4中的結(jié)晶行為進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),膜孔隙率、純水通量和斷裂伸長率隨著聚合物濃度的增加而減小,而膜的斷裂強(qiáng)度則相應(yīng)增加,并且平板膜的純水通量要比中空纖維膜的通量大。通過差示掃描量熱(DSC)和紅外光譜分析(FTIR)等研究了在不同PVDF濃度下的結(jié)晶行為,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在該體系中,離子液體對其沒有影響。離子液體[BMIm]BF4作為稀釋劑用于PVDF微孔膜的制備可以改善膜的親水性。PVDF微孔膜的接觸角最小能到70.2°。
【關(guān)鍵詞】：聚偏氟乙烯(PVDF) 離子液體 熱致相分離(TIPs) 平板膜 中空纖維膜
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 膜材料的選擇10-14
• 1.2.1 PVDF的結(jié)晶性能11-12
• 1.2.2 PVDF熱穩(wěn)定性12-13
• 1.2.3 PVDF耐化學(xué)性13-14
• 1.3 PVDF多孔膜的制備方法14-16
• 1.3.1 相轉(zhuǎn)化法15-16
• 1.3.1.1 浸沒沉淀法15
• 1.3.1.2 熱致相分離法15-16
• 1.4 離子液體簡介16-19
• 1.4.1 離子液體物理化學(xué)性質(zhì)16-17
• 1.4.2 離子液體的種類17-18
• 1.4.2.1 按正離子進(jìn)行分類17
• 1.4.2.2 按負(fù)離子進(jìn)行分類17-18
• 1.4.3 離子液體的應(yīng)用18-19
• 1.4.3.1 新型增塑劑18
• 1.4.3.2 增溶劑18
• 1.4.3.3 抗靜電劑18-19
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容19-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分22-28
• 2.1 原料22
• 2.2 儀器與設(shè)備22
• 2.3 膜的制備22-23
• 2.3.1 平板膜的制備22-23
• 2.3.2 中空纖維膜的制備23
• 2.4 測試與表征23-28
• 2.4.1 熱失重測試23
• 2.4.2 膜形態(tài)結(jié)構(gòu)測試23-24
• 2.4.3 濁點(diǎn)測試24
• 2.4.4 差示掃描量熱儀分析24
• 2.4.5 紅外光譜分析24
• 2.4.6 X-射線衍射分析24-25
• 2.4.7 孔隙率的測定25
• 2.4.8 接觸角的測定25
• 2.4.9 膜純水通量的測定25
• 2.4.10 膜強(qiáng)度測試25-28
• 第三章 離子液體對中空纖維膜的影響28-50
• 3.1 PVDF/離子液體體系熱重分析28-29
• 3.2 聚合物初始濃度對PVDF微孔膜結(jié)構(gòu)的影響29-36
• 3.2.1 [BPy]PF_6對PVDF中空纖維膜膜結(jié)構(gòu)的影響30-31
• 3.2.2 [BPy]BF_4對PVDF中空纖維膜膜結(jié)構(gòu)的影響31-33
• 3.2.3 [BMIm]PF_6對PVDF中空纖維膜膜結(jié)構(gòu)的影響33-34
• 3.2.4 [BMIm]BF_4對PVDF中空纖維膜膜結(jié)構(gòu)的影響34-36
• 3.3 PVDF/離子液體二元體系結(jié)晶行為研究36-39
• 3.3.1 PVDF/[BPy]PF_6二元體系結(jié)晶行為研究36-37
• 3.3.2 PVDF/[BPy]BF_4二元體系結(jié)晶行為研究37
• 3.3.3 PVDF/[BMIm]PF_6二元體系結(jié)晶行為研究37-38
• 3.3.4 PVDF/[BMIm]BF4二元體系結(jié)晶行為研究38-39
• 3.4 PVDF/離子液體二元體系結(jié)晶結(jié)構(gòu)的研究39-44
• 3.4.1 PVDF/[BPy]PF_6二元體系結(jié)晶結(jié)構(gòu)研究40-41
• 3.4.2 PVDF/[BPy]BF_4二元體系結(jié)晶結(jié)構(gòu)研究41-42
• 3.4.3 PVDF/[BMIm]PF_6二元體系結(jié)晶結(jié)構(gòu)研究42-43
• 3.4.4 PVDF/[BMIm]BF_4二元體系結(jié)晶結(jié)構(gòu)研究43-44
• 3.5 PVDF/離子液體二元體系水通量的研究44-45
• 3.6 PVDF/離子液體二元體系力學(xué)性能的研究45-48
• 3.7 小結(jié)48-50
• 第四章 離子液體對平板膜的影響50-60
• 4.1 聚合物初始濃度對PVDF微孔膜結(jié)構(gòu)的影響50-54
• 4.1.1 [BPy]PF_6對PVDF平板膜膜結(jié)構(gòu)的影響50-51
• 4.1.2 [BPy]BF_4對PVDF平板膜膜結(jié)構(gòu)的影響51-52
• 4.1.3 [BMIm]PF_6對PVDF平板膜膜結(jié)構(gòu)的影響52-53
• 4.1.4 [BMIm]BF_4對PVDF平板膜膜結(jié)構(gòu)的影響53-54
• 4.2 PVDF/離子液體二元體系結(jié)晶行為研究54
• 4.3 PVDF/離子液體二元體系結(jié)晶結(jié)構(gòu)的研究54
• 4.4 PVDF/離子液體二元體系水通量的研究54-55
• 4.5 PVDF/離子液體二元體系力學(xué)性能的研究55-57
• 4.6 小結(jié)57-60
• 第五章 PVDF/[BMIm]BF_4二元體系微孔膜的研究60-72
• 5.1 PVDF/[BMIm]BF_4二元體系結(jié)晶行為研究60-61
• 5.2 PVDF/[BMIm]BF_4二元體系的熱力學(xué)相圖61-62
• 5.3 PVDF初始濃度對微孔膜結(jié)構(gòu)的影響62-64
• 5.3.1 PVDF初始濃度對平板膜孔結(jié)構(gòu)的影響62-63
• 5.3.2 PVDF初始濃度對中空纖維膜孔結(jié)構(gòu)的影響63-64
• 5.4 PVDF初始濃度對平板膜孔隙率的影響64-65
• 5.5 PVDF初始濃度對微孔膜結(jié)晶結(jié)構(gòu)的影響65-69
• 5.5.1 FTIR的研究65-68
• 5.5.2 XRD的研究68-69
• 5.6 PVDF初始濃度對微孔膜接觸角的影響69-70
• 5.7 小結(jié)70-72
• 第六章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-84
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明84-86
• 致謝86

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3 徐凱;張師軍;;透氣微孔膜制備方法及透氣機(jī)理的研究進(jìn)展[J];合成樹脂及塑料;2009年05期

4 吳秋林,吳邦明;微孔膜結(jié)構(gòu)與抗堵性能研究[J];膜科學(xué)與技術(shù);1993年04期

5 姚義;微孔膜加工工藝及其應(yīng)用[J];塑料科技;1994年04期

6 丁月萍;;微孔膜折疊濾芯的一種新型焊接方法及設(shè)備研發(fā)應(yīng)用[J];民營科技;2013年12期

7 張軍,王曉琳,駱峰,許仲梓,溫建志;熱誘導(dǎo)相分離法制備低密度聚乙烯微孔膜——(Ⅱ)動力學(xué)因素對微孔膜結(jié)構(gòu)的影響[J];高分子材料科學(xué)與工程;2005年05期

8 劉葭;丁治天;劉正英;楊偉;馮建民;楊鳴波;;分子量對聚丙烯拉伸微孔膜結(jié)構(gòu)的影響[J];高分子材料科學(xué)與工程;2011年02期

9 趙陽;王乾乾;王全杰;;聚氨酯微孔膜改性的研究進(jìn)展[J];西部皮革;2011年16期

10 田春霞,苑會林;防水透氣微孔膜[J];塑料;1998年01期

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1 劉思俊;周持興;俞煒;;超高分子量聚乙烯微孔膜的制備[A];2010年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會學(xué)術(shù)論文集（下冊）[C];2010年

2 黃正德;劉永輝;侯龍;;離子微孔膜的應(yīng)用及研究[A];固體核徑跡論文集——第八屆全國固體核徑跡學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

3 劉思俊;俞煒;周持興;;成核劑對超高分子量聚乙烯微孔膜的影響[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

4 趙幸;;微孔透氣膜的發(fā)展[A];中國包裝技術(shù)協(xié)會塑料包裝委員會第六屆委員會年會暨塑料包裝新技術(shù)研討會論文集[C];2002年

5 姚之侃;石俊黎;王婷;朱寶庫;徐又一;;熱致相分離法制備聚乙烯/聚(4-甲基-1-戊烯)共混微孔膜[A];第四屆中國膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會論文集[C];2010年

6 蔡啟;雷彩紅;徐睿杰;胡冰;;橫向拉伸對聚丙烯微孔膜結(jié)構(gòu)與性能的影響[A];2013廣東材料發(fā)展論壇——戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展與新材料科技創(chuàng)新研討會論文摘要集[C];2013年

7 張春芳;朱寶庫;徐又一;;熱致相分離法制備超高分子量聚乙烯微孔膜[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（7）[C];2007年

8 李雪梅;李戰(zhàn)勝;何濤;;雙層刮膜法制備親水微孔膜[A];第三屆中國膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會論文集[C];2007年

9 鄭細(xì)鳴;萬靈書;仰云峰;徐志康;;聚丙烯微孔膜表面荷負(fù)電改性及其抗污染性研究[A];第四屆中國膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會論文集[C];2010年

10 徐睿杰;雷彩紅;蔡啟;;拉伸速度對聚丙烯微孔膜成孔性能的影響[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集——主題N：高分子加工與成型[C];2013年

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1 王光毅;10-100 keV質(zhì)子在PC絕緣體微孔膜中的輸運(yùn)[D];蘭州大學(xué);2015年

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3 許穎;聚砜類微孔膜的制備、結(jié)構(gòu)控制與應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2006年

4 周婧;熱致相分離法制備親水性微孔膜及其改性研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

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7 王俊;10～18keV O~-負(fù)離子與絕緣體微孔膜相互作用的研究[D];蘭州大學(xué);2009年

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9 宇海銀;聚丙烯微孔膜表面的抗污染性改性研究[D];浙江大學(xué);2006年

10 劉富;PVDF、PVC微孔膜親水化改性的研究[D];浙江大學(xué);2007年

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3 陳賢德;熔體拉伸聚丙烯微孔膜的制備及性能研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

4 馮栓虎;綠色熱致相分離法制備PVDF微孔膜[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

5 王道登;LLDPE/POE/CaCO_3防水透濕微孔膜及多層復(fù)合膜研究[D];浙江大學(xué);2007年

6 尉麗峗;共聚改性聚丙烯腈微孔膜制備和分離性能的研究[D];浙江大學(xué);2006年

7 羅本U，

本文編號：347662