基于均相共辐射法的PES接枝改性高分子超滤膜的制备及应用
樊凯
学位类型博士
导师胡钧
2018
学位授予单位中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
关键词聚醚砜(Pes) 甲基丙烯酸(Maa) N-乙烯基吡咯烷酮(Nvp) 均相共辐照 Ph敏感 温度敏感 抗污染
摘要聚醚砜(PES)有很好的化学和热力学稳定性,近年来利用PES作为制膜材料的研究获得了广泛的关注。尽管对PES膜的研究取得了一定的进展,但一些问题还有待解决。其中之一便是由于PES的疏水性较强,容易导致膜的污染的问题。通过不同的方法实现对PES制膜材料的亲水改性,是解决这一问题的有效途径之一。针对粉体预辐照和异相共辐照改性的方法中,制备的改性共聚物在接枝率较高时不能很好溶解的问题,本文提出了均相共辐照的方法。实验结果证明,这种方法制备的改性共聚物有很好的溶解效果。用均相共辐照的方法,本文在均相溶液中将甲基丙烯酸(MAA)接枝在PES分子链上,制备了可溶解的改性共聚物PES-g-PMAA,通过元素分析法和FT-IR对产物的接枝率进行了表征,发现当单体浓度低于2%时,共聚物的接枝率随着单体浓度的增大而不断升高;进一步提升单体浓度,接枝率反而出现一定的下降。并因此提出了均相共辐照中三种反应包括:单体的均聚反应、接枝反应以及PES和接枝链的降解反应之间的竞争关系对其加以解释。用这种改性共聚物制备了改性超滤膜,膜接触角研究表明,改性超滤膜的亲水性增强;通过SEM对膜断面的表征,说明接枝后的改性膜由原来的“指状孔”转变为“海绵状孔”。在不同pH值的水溶液中,测试了改性超滤膜孔径以及水通量随pH值的变化,发现相比原始的PES膜,改性后的膜孔径随着pH值增大而减小,膜水通量随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现出很好的环境温度敏感性。相比原始的PES膜,改性后的膜对环境温度的敏感性增强,改性膜的水通量和切割分子量(MWCO)均随着环境温度的升高而不断增大,说明改性超滤膜具有很好的环境温度敏感性。本文还通过均相共辐射的方法将PVP接枝在PES的分子链上制备了改性共聚物PVP-g-PES。通过元素分析法和FT-IR研究了包括单体浓度和辐照吸收剂量等动力学因素,结果发现当单体浓度低于12%,辐照吸收剂量低于35KGy时,接枝率随着单体浓度和辐照吸收剂量的增大而不断升高。并绘制铸膜液的相图分析了其热力学稳定性,发现接枝后的聚合物铸膜液热力学稳定性有所降低。由于PVP本身是一种良好的制孔剂,本文尝试了直接利用辐照接枝后的溶液刮膜,并研究了不同溶剂、单体浓度和辐照吸收剂量对膜性能的影响,发现以DMAC作为溶剂制备的超滤膜有很好的渗透和过滤性能;单体浓度在一定范围内对膜性能没有太大的影响;辐照吸收剂量的增大不利于膜性能的提升。同时,本文以PES-g-PVP作为原材料制备了改性超滤膜,测试了改性膜对BSA溶液的通量保持率,结果发现改性后的超滤膜比原始的PES膜的通量保持率有所增加,说明改性后的超滤膜抗污染性能有所提升。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/28456
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
樊凯. 基于均相共辐射法的PES接枝改性高分子超滤膜的制备及应用[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2018.
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