摘 要

采用热致相分离法（TIPS）制备聚偏氟乙烯（PVDF）平板微孔膜，研究了稀释剂选用乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）对PVDF微孔膜结构的影响。当稀释剂选用乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）时，利用扫描电镜研究该稀释剂含量对膜微观结构的影响。结果表明，TIPS法制备的PVDF平板微孔膜均表现出优良性质，研究了用ATBC作为稀释剂时PVDF浓度对膜水通量、BSA截留率、膜强度等的影响，该研究为热致相法制备PVDF微孔膜所需的环保稀释剂开发奠定了基础。

关键词：聚偏氟乙烯 热致相分离 乙酰柠檬酸三丁酯

Preparation for the thermally induced phase separation of PVDF membrane developed environmental thinner

Abstract

Prepared using thermally induced phase separation (TIPS) polyvinylidene fluoride (PVDF) flat microporous membrane research affect diluent selected acetyl tributyl citrate (ATBC) for PVDF microporous membrane structure. When the diluent is selected acetyl tributyl citrate (ATBC), the study of the impact of the use of scanning electron diluent content on the microstructure of the film mirror. The results showed that, PVDF flat sheet microporous membrane prepared TIPS legal exhibited excellent properties, the effects of concentration on PVDF membrane water flux, BSA rejection, the film strength when used as a diluent ATBC, the study of thermally induced phase Preparation of PVDF microporous membrane developed environmental thinner needed basis.

Key words: Polyvinylidene fluoride Thermally induced phase separation ATBC

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1聚偏氟乙烯（PVDF） 1

1.2 PVDF膜的性质 1

1.3 PVDF膜的应用 2

1.4膜制备方法的选取 2

1.5不同稀释剂对热致相分离法（TIPS）制备PVDF膜的影响 4

1.6制备PVDF膜常用的稀释剂 4

1.6.1邻苯二甲酸脂增塑剂 4

1.6.2二苯酮（DPK）和碳酸二苯酯（DPC） 5

1.6.3混合稀释剂 6

1.7环保稀释剂的选取 6

1.8乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）的性质 7

1.9课题设计 7

第二章 实验部分 8

2.1实验原料 8

2.2主要仪器 8

2.3平板膜的制备 8

2.4 PVDF膜的表征 8

2.4.1膜结构的SEM表征 8

2.4.2红外测试 9

2.4.3 XRD测试 9

2.4.4拉伸强度和断裂伸长率测试 9

2.4.5 DSC测试 9

2.4.6孔径分布测试 9

2.4.7孔隙率测试 9

2.4.8水通量测试 10

第三章 结果与讨论 11

3.1膜的形貌 11

3.2膜中PVDF的晶体类型 12

3.3膜的拉伸强度和断裂伸长率 13

3.4膜的孔径分布 14

3.5膜的孔隙率及厚度 14

3.6膜的纯水通量 15

参考文献 16

致谢 19

第一章 文献综述

1.1聚偏氟乙烯（PVDF）

聚偏氟乙烯，英文缩写PVDF，指的是偏氟乙烯的均聚物，当然也包括偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体所聚合形成的共聚物。因为它们具有含氟树脂和通用树脂的一些特征，所以PVDF不仅具有很好的抗高温、耐化学腐蚀、经受严酷天气考验、抗氧化、耐射线辐射等优良性能，而且还具有一些比较特殊的性能如：压电性、热电性、介电性。PVDF化学结构中以C-F化合键结合，这种具有短键性质的结构与氢离子形成最稳定牢固的结合。因而其具有很强的耐磨性和抗冲击性能，而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗褪色性与抗紫外线性能。集诸多优良性能于一身的PVDF自然而然的会有十分广泛的应用。

PVDF是一种高强度、耐腐蚀的物质，大家所熟知的应用便是在水管制造上的应用，除了制造水管，PVDF还集中应用于石油化工、电子电气以及氟碳涂料这三大领域。其中用PVDF树脂制成多孔膜，凝胶或隔膜等，在锂电池中的应用已经成为了聚偏氟乙烯在市场中需求增长最快的一个点。近几年来随着工业增长和世界人口扩张，水资源的污染和缺乏正逐渐成为影响生活质量的一个关键问题。使用微滤/超滤的这一膜分离技术已成为现如今水处理方面既经济又环保的的一项前沿技术。因为膜技术具有低能耗和低添加剂量的优点。PVDF凭借其良好的化学稳定性和优良的机械强度以及成膜性质成为生产膜的合适材料，并且已经用于最近30年的微滤/超滤膜生产过程中^[1]。

1.2 PVDF膜的性质

聚偏氟乙烯（PVDF）凭借着良好的物理性质和化学稳定性越来越受到了诸多膜研究者的青睐，在水污染日益严重的今天， PVDF膜因其制备过程中呈现出来的良好的流延性和成膜性能，而且PVDF价格便宜，对环境友好，所以PVDF轻易地在众多有机高分子膜材料中脱颖而出，而且也已经拥有多年使用经验成为现如今用于水处理膜制备的主要膜材料。但是PVDF成膜之后所表征的表面能比较低，几乎没有亲水性，以致于在制膜的过程是生成不透水的致密性皮层，成膜后表现为水通量较小并且在实际应用过程中易造成膜污染，导致其应用受到了一定的限制^[2]。而稀释剂的加入可以通过改变膜结构很好的缓解或是规避这些问题，因此本文选择在稀释剂上着手，还要兼顾环保的属性，对环保稀释剂进行开发。

1.3 PVDF膜的应用

当前世界面临的一个至关重要的挑战之一是支持可持续发展工业并提出一个可行的工艺强化方案即用更小、更少的花费、高效、污染少、自动化的更紧凑的系统代替大的、昂贵的、能源密集且污染大的系统。从利益最大的角度来考虑的话就是说要用最少的资源来创造出最多的利益。基于这个观点和目的之上，膜分离法处理废水技术凭借着分离效率高，分离效果好，设备投资少，环境友好，占地面积少，处理能力强，耗能较低，运行成本低，处理效益高等各种各样的诸多优势^[3]，膜分离处理废水技术正逐渐在水处理这一新兴领域扮演着一个重要的角色。

21世纪以来，随着人们环保和节约意识的加强，节水与水处理行业作为一个新兴行业正在蓬勃发展。在大部分发达国家，已经有大部分自来水厂通过微滤/超滤技术处理和出产自来水^[23]，然而在我们国家，由于国家政策，技术支持，资金短缺等棘手问题到现在还没有正式用于生产。但是随着近几年国家和地方饮用水标准的修订以及新规范的出台，显示国家对于自来水的要求正在提高，但是国家对于这块儿的资金却没有持续跟进，为了解决资金短缺问题，经济又高效的微滤/超滤技术必将成为未来20年内我国自来水厂应用的主要技术^[4]。根据水利部《21世纪中国水供求》分析，2010年后我国将开始进入严重的缺水期（然而实际上并不是真的缺水，而是水没有被有效利用），其中水质污染才是威胁我国城市安全供水的最大障碍。城市生活污水的妥善处理处理和可回收利用水的再利用将成为解决我国正在面临的城市水资源危机的最有效途径。这其中巨大的市场空间表明超滤膜将会有一片十分广阔的市场空间。而PVDF膜是其中很大的一块领域。

1.4膜制备方法的选取

现如今全球制备PVDF膜主要用到两种方法：热致相分离^[5]（TIPS）法和非溶剂相分离法（NIPS）。

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