膜制备化学.PDFVIP

三章 膜制备化学 同一种材料用不 的方法制成的膜， 其分离性能有很大的差别。合理先进的 制膜工艺和最优的工艺参数是制作优良 性能分离膜的重要保证。膜的制作工艺 有物理的和化学的方法或者二者相结 合。西村正人从高分子材料的选择和膜 材料的化学结构方面，总结出具有分离 性能膜的10化学方法和9种物理方法 。 10种化学方法 v共聚合 交联反应 （形成离子键或 共价键） v接枝聚合 用化学反应赋予亲水基团 v各种聚合物的混合和混溶 在聚合物中加入填充剂 v用等离子体进行表面聚合 （无机盐类、硅、各种有 和表面改性 机物）和填充剂的溶出 v界面缩聚反应 形成分子间的氢键 官能团聚合物的表面涂敷 9种物理方法 1) 流涎 （制膜液的组成和性质、温度、制膜液的流涎厚 度、溶剂的蒸发速度和蒸发量、凝胶化条件、热处理） 2) 纺丝 （纺丝液和凝胶液的组成和性质、温度、喷丝头 的形状和纺丝速度、溶剂蒸发、牵伸率等） 3) 可塑化和膨润 4) 交联（热处理、紫外照射等） 5) 电子辐射和刻蚀 6) 复合膜化 7) 双向拉伸 8) 冻结干燥 9) 结晶度调整 对称膜的制备方法 对称膜是指膜主体具有均一的结构，根据高分子材料 的溶解性不同有挤压法和流涎法两种。 挤压法适于不溶于溶剂的聚合物，例如聚乙烯、聚丙 烯，聚四氟乙烯，聚氯乙烯等。把聚合物置于两加热 板间，加热温度在聚合物软化点以上，在14-35 MPa高 压下保持0.5min-5min ，冷却即可。 溶剂浇铸法或流涎法: 适于可溶性聚合物，将聚合物用 溶剂溶解，然后用刮刀或压延辊将聚合物溶液刮在平 整的玻璃板或不锈钢板上，然后让溶剂( 自然或加热)挥 发，对不同的聚合物找到合适的溶剂是关键。 微孔膜的制备方法--光辐照法 (核刻蚀法） 此法适宜于难溶性聚合物。首先将均质聚合物 膜置于核反应器的荷电离子束照射下，荷电粒子 通过膜时，打断了膜内聚合物链节，留下感光径 迹，然后膜通过一刻蚀浴，其内溶液优先刻蚀掉 聚合物中感光的核径迹，形成孔。膜受照时间的 长短决定膜孔数目；刻蚀时间的长短决定膜孔的 大小。按此法制备的膜的特点是孔径分布均匀， 孔为圆柱形或圆锥形毛细管，如商品的聚碳酸酯 膜等。 微孔膜的制备方法--延伸法 对结晶态聚合物可采用定向拉伸的方法制 备微孔膜。首先要制取高度定向的结晶态 聚合物，方法为在接近聚合物熔点温度 下，挤压聚合物膜，并配合以很快的拉出 速度。冷却后对膜进行第二次延伸，使膜 的结晶构造受损，产生(200-2500)*10-10 m 的裂隙。这种膜多用于PE ，PP ，PTFE等 难溶性结晶态聚合物膜的制备. 微孔膜的制备方法--添加剂法 对于可溶性高分子材料在流涎法制膜中，若 仅加入溶剂，使溶剂完 蒸发后，得到的几 乎是没有透过性能的均质致密膜。但是当把 一些单组分或多组分的有机或无机物均匀地 溶解在高分子溶液时，然后流涎成膜并使溶 液部分蒸发和凝胶，这样得到的是具有孔结 构的半透膜。 非对称膜的制备方法 非对称膜是指膜主体具有两种或两种以上的 形貌结构，比对称膜具有高得多的透过速 率，是工业上用的最多的膜类。致密的或具 有微小细孔的选择性透过薄层支撑在多开放 孔的底膜上，这种非对称结构是Leob- Souriraj an[4]制造了第一张高通量的反渗透膜 后首先发现的，一般通过相转化法制备，又 称湿法成膜，该过程由下述五个基本步骤组 成。 ①配制具有适当粘度的均相聚合物溶液； ②将聚合物溶液流涎成薄膜； ③蒸发部分溶剂； ④聚合物凝胶 （沉淀）