醋酸纤维素多孔膜制备及其性能研究

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本文采用复合热致相分离法和双螺杆挤出法制备了醋酸纤维素(CA)多孔膜,分析和讨论了成膜条件对膜结构与性能影响。  首先,研究和遴选了溶剂/稀释剂体系,N-甲基吡咯烷酮(NMP)具有高沸点,低挥发性等特点,适合作为本文中CA溶剂。通过差示扫描量热法(DSC)、收缩率和形貌观察等分析了CA/三乙二醇(TEG)、CA邻苯二甲酸二辛酯(DOP)之间相互作用。TEG在高温下可与CA混合成均相溶液,可有效改善CA熔融加工性能,适合作为本文中CA稀释剂。  其次,以CA为成膜聚合物,NMP/TEG为混合稀释剂,聚乙二醇(PEG)为添加剂,采用复合热致相分离法制备了CA平板膜。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察、纯水通量和牛血清蛋白(BSA)溶液截留测试等分析和讨论了稀释剂组成和凝固浴温度对CA平板膜结构与性能的影响。结果表明,制备的CA平板膜支撑层为双连续结构,随稀释剂中NMP含量提高,多孔支撑层孔径增大,表面孔数目减少;当NMP含量增加到一定量时,膜表面出现皮层。同时,随NMP含量提高,膜孔隙率增大,纯水通量降低,BSA截留率提高,可达98%以上;随凝固浴温度升高,支撑层孔径增大,纯水通量提高,可达312L·m-2·h-1。当体系中有NMP时,膜表面易形成致密皮层。  最后,根据共混界面拉伸成孔原理,以CA为成膜聚合物、PEG为增塑剂、复合无机粒子为成孔剂,采用双螺杆挤出法制备了CA中空纤维膜,借助DSC和热重分析(TGA)、FESEM观察以及纯水通量、泡点孔径、孔隙率及力学性能测试等分析和讨论了PEG对CA熔融加工性能的作用以及中空纤维膜的性能。研究表明,增塑剂PEG可降低CA熔融加工温度,改善其熔融加工性能。随拉伸倍数和成孔剂含量提高,中空纤维膜内外表面孔径均增大,孔隙率提高,通透性改善。随成孔剂含量提高,中空纤维膜断裂强度和断裂伸长率均降低;随拉伸倍数增大,中空纤维膜断裂强度提高而断裂伸长率降低。当成孔剂含量为55wt%,拉伸倍数为2.25时,所得膜性能较好,其孔隙率为52.8%,孔径为1.56μm,纯水通量可达186L·m-2·h-1、对染料直接耐晒黑G的截留率约为77%、断裂强度为5.47Mpa、断裂伸长率为5.30%。
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