聚丙烯超濾膜的低溫等離子體改性方法比較
摘要:為了(le)研究低溫等離子體(ti)(ti)對中空(kong)纖(xian)(xian)維膜(mo)的改(gai)性(xing)(xing)(xing)效果(guo),對聚丙(bing)烯(PP)中空(kong)纖(xian)(xian)維膜(mo)進行了(le)4種等離子體(ti)(ti)改(gai)性(xing)(xing)(xing)處理(li),以(yi)接枝率(lv)、力(li)學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能、膜(mo)面(mian)(mian)官能團(tuan)變化以(yi)及膜(mo)面(mian)(mian)形態為評價指標,比較了(le)不(bu)同(tong)改(gai)性(xing)(xing)(xing)方(fang)法的改(gai)性(xing)(xing)(xing)效果(guo)。FT-IR特征分析發(fa)現,以(yi)同(tong)時照射(she)法改(gai)性(xing)(xing)(xing)后的膜(mo)面(mian)(mian)官能團(tuan)變化最大,且接枝率(lv)高,力(li)學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能好。
元素能譜分析表(biao)(biao)明,處理后(hou)的(de)膜表(biao)(biao)面的(de)N、O含(han)量(liang)均有不同(tong)程(cheng)度(du)的(de)變(bian)化,且與接枝率成正相關。SEM照(zhao)片及力學性能反(fan)映出:改性后(hou)膜面存(cun)在(zai)損失,柔韌性變(bian)差。綜合各指標的(de)比較(jiao)發現,同(tong)時照(zhao)射法是一(yi)種最佳的(de)改性方法。因此,特別(bie)考察了同(tong)時照(zhao)射改性膜的(de)清水(shui)通量(liang)的(de)變(bian)化,結果表(biao)(biao)明,該方法能夠大幅度(du)提(ti)高(gao)膜的(de)清水(shui)通量(liang)。
聚丙烯(PP)中空纖維膜憑借(jie)其優良的(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)能、通透性(xing)以及耐酸堿等(deng)特性(xing),在(zai)膜分(fen)(fen)離過(guo)程中具有很大的(de)(de)(de)應(ying)用前景。但(dan)是(shi),材料(liao)本身的(de)(de)(de)疏水性(xing)使(shi)其在(zai)膜分(fen)(fen)離過(guo)程中能耗大,易吸附有機物,使(shi)膜在(zai)生化(hua)醫療和水處理等(deng)領域的(de)(de)(de)應(ying)用受到限制(zhi),因此,對PP膜的(de)(de)(de)親水化(hua)改性(xing)研究(jiu)具有重要意(yi)義(yi)。
近年來,低(di)溫(wen)等離(li)子體改性(xing)逐漸受到研究者(zhe)的重視,與(yu)其他改性(xing)方法(fa)相比,具有操作(zuo)簡(jian)便(bian)、對環境無(wu)污染、接枝(zhi)產物具有持久性(xing)等優點(dian),并且改性(xing)能使(shi)膜(mo)與(yu)水的接觸角降低(di),膜(mo)的親水性(xing)增加。利(li)用(yong)低(di)溫(wen)等離(li)子體做疏水材料的親水化改性(xing)已被廣(guang)泛(fan)研究。
本(ben)實(shi)驗(yan)以(yi)(yi)N2為(wei)等(deng)離(li)(li)子體,丙烯酸(AA)為(wei)接枝單(dan)體,采用等(deng)離(li)(li)子體表(biao)面(mian)(mian)處(chu)理、等(deng)離(li)(li)子體引發(fa)自(zi)由基(ji)接枝AA、等(deng)離(li)(li)子體引發(fa)接枝聚合和等(deng)離(li)(li)子聚合加同(tong)時(shi)照射4種方(fang)(fang)法(fa)對PP膜(mo)進(jin)行改性,以(yi)(yi)接枝率、力學性能、FT-IR特(te)征、SEM和元(yuan)素能譜(EDS)進(jin)行了(le)(le)分析(xi)評價(jia),重(zhong)點考察(cha)了(le)(le)4種改性方(fang)(fang)法(fa)對PP中空纖(xian)維膜(mo)表(biao)面(mian)(mian)改性效果(guo),并(bing)闡明(ming)了(le)(le)各(ge)種改性方(fang)(fang)法(fa)的利弊。
1實驗部分(fen)
1.1實驗材料及儀器
PP中空纖(xian)維膜(mo),外徑0.44mm,孔隙(xi)率(lv)50%,新鄉市(shi)(shi)格(ge)瑞恩新能源材料有(you)(you)限公司生產;丙烯(xi)酸(AA),分析(xi)純(chun),天津(jin)市(shi)(shi)光復精細化工研究所生產;HD1型低溫(wen)等離(li)子(zi)體處理(li)儀(yi),常州(zhou)寧大等離(li)子(zi)體設備研發公司制造(zao);FA2004N型電子(zi)天平,上海精密(mi)科學儀(yi)器有(you)(you)限公司制造(zao)。
1.2實驗方法
先用真空(kong)泵將(jiang)反應器內的真空(kong)抽到實驗(yan)要求的真空(kong)度(du),再打(da)開(kai)N2閥通入N2,然后打(da)開(kai)射(she)頻電(dian)源輝(hui)光(guang)放電(dian),最后打(da)開(kai)裝(zhuang)有單體的儀器閥門,通入單體進行接(jie)枝。本實驗(yan)所選(xuan)(xuan)用的改性(xing)參數均是在不斷(duan)改性(xing)的基礎上,選(xuan)(xuan)擇(ze)對該改性(xing)方法而(er)言最優的改性(xing)參數。
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