第29卷 第1期2009年2月膜 科 学 与 技 术
MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYVol.29 No.1
Feb.2009
PVDF体系浸没沉淀相转化的两步成膜机理的探讨
左丹英1,徐又一2,邹汉涛1
(1.武汉科技学院高分子材料与工程系,武汉430073;
2.浙江大学,摘 要:2、沉淀速度以及膜的结构,,皮层分相主要由体系热力学性质控制,,结晶化作用越来越重要,皮层分相由瞬时,膜上表面由多孔结构变成致密结构.亚层的分相由动力学,,随PVDF浓度的增加,结,DMAc和H2O相互扩散速度减小,分相时间延长,使得亚层由瞬时液液分相转变为延时液液分相,膜亚层指状大孔结构减少海绵状孔结构增多,膜的结晶度提高.关键词:PVDF非对称膜;两步成膜机理;热力学性质;相分离中图分类号:TQ028.8,O631.4 文献标识码:A 文章编号:1007-8924(2009)01-0029-07
对于PVDF,由于其结晶性导致液固分相,因此在成膜过程中存在液液分相和液固分相两种相分离行为.Cheng等研究表明,由于液固分相是慢过程,液液分相是快过程,而液固分相先于液液分相出现,因而传质速度决定了成膜过程中两种分相机制哪种占据主导地位,从而影响膜结构和性能.如果液液分相占主导地位,那么体系将发生瞬时分相,形成具有多孔结构的非对称膜,如果液固分相占主导地位,那么体系将发生延时分相,生成具有粒状结晶结构的对称膜[1,2].以上的分相机制是基于整个成膜过程确定的,即PVDF膜是液固延时分相的结果还是液液瞬时分相的结果.然而,从成膜过程知道,膜的形成是从膜/浴界面向膜/板界面发展的,皮层的生成对膜亚层中溶剂与凝固浴非溶剂的交换有阻碍作用,进而影响膜的结构,因此可以利用两步成膜机理即皮层和亚层具有不同的成膜机理来解释膜的结构和形态.并且,陆茵等研究了添加剂种类对PVDF成膜过程的影响,结果表明随沉淀的进行,相分离行为从液固分相向液液分相转变[3].本文研究了不同聚合物浓度的铸膜液体系DMAc/H2O/PVDF的热
收稿日期:2007-08-20;修改稿收到日期:2007-11-22
基金项目:国家自然科学基金(50433010),武汉科技学院青年基金项目(20063124)
作者简介:左丹英(1976-),女,湖北武汉人,博士,讲师,研究方向为膜分离材料和制备工艺的研究.
力学性质、成膜过程透光实验结果即沉淀速度以及膜的结构和形态,利用两步成膜机理探讨了PVDF体系的成膜机理.
1 实验
1.1 实验原料和试剂
PVDF原料购自上海3F新材料股份有限公司,
型号为FR904;溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc),分析纯;非溶剂为去离子水,电阻为16kΩ.1.2 铸膜液热力学性质的测定
将PVDF和DMAc在烧瓶中充分搅拌溶解,溶液保持澄清.向一定量的PVDF/DMAc铸膜液中加入一定量的去离子水,在70℃左右搅拌至溶液重新澄清透明,接着将溶液放置于28℃的恒温水浴中约6h,然后将其放进光散射浊度仪(B52-C型,浙江大学光电子技术研究所)中进行浊度测试,记下浊度值.继续向溶液中添加一定量的去离子水,搅拌至溶液澄清透明,放置,再次测其浊度值,上述过程重复进行,直到溶液的浊度值发生突变.使一定量铸膜液