《高性能聚四氟乙烯中空纖維膜制備及表征》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高性能聚四氟乙烯中空纖維膜制備及表征（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2021/6/1612021/6/16框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)研究背景研究背景研究內(nèi)容研究內(nèi)容結(jié)果與分析結(jié)果與分析主要結(jié)論主要結(jié)論12342021/6/16研究背景研究背景1、水污染嚴重、水資源短缺現(xiàn)狀、水污染嚴重、水資源短缺現(xiàn)狀2、膜技術的高質(zhì)、高效、膜技術的高質(zhì)、高效3、現(xiàn)有膜材料的短板、現(xiàn)有膜材料的短板4、PTFE膜材料的優(yōu)勢膜材料的優(yōu)勢2021/6/16u 制膜工藝制膜工藝1、NIPS法（浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法）法（浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法）材料：材料：CA及其衍生物、及其衍生物、PVDF、PSF、PAN（聚丙烯腈）（聚丙烯腈）特點：可以完全溶于有機溶劑，特點：可以完全溶于有機溶劑，并且在非溶劑中析出。并且

2、在非溶劑中析出。優(yōu)點：制備工藝條件容易控制，優(yōu)點：制備工藝條件容易控制，配方多樣化配方多樣化缺點：需要調(diào)整的條件多，使用缺點：需要調(diào)整的條件多，使用大量有機溶劑，污染環(huán)境，成大量有機溶劑，污染環(huán)境，成品必須在水中保存，強度差。品必須在水中保存，強度差。研究背景研究背景2021/6/16研究背景研究背景u 制膜工藝制膜工藝2、TIPS法（熱致相分離法）法（熱致相分離法）材料：材料：PP、PVDF特點：找到熔融狀態(tài)下可以完全混特點：找到熔融狀態(tài)下可以完全混熔的液態(tài)稀釋劑。熔的液態(tài)稀釋劑。優(yōu)點：熱法加工強度高，生產(chǎn)效率優(yōu)點：熱法加工強度高，生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)，對環(huán)境高，適合大批量生產(chǎn)，對環(huán)境

3、影響小。影響小。缺點：熔融加工條件控制較難，對缺點：熔融加工條件控制較難，對性能控制較差性能控制較差2021/6/16研究背景研究背景u 制膜工藝制膜工藝3、熔融法、熔融法材料：材料：PP、HDPE、PVDF特點：結(jié)晶聚合物，可加工成硬彈特點：結(jié)晶聚合物，可加工成硬彈性材料。性材料。優(yōu)點：成本低，對環(huán)境污染小，制優(yōu)點：成本低，對環(huán)境污染小，制備工藝較簡單。備工藝較簡單。缺點：合適的材料少，孔隙率低，缺點：合適的材料少，孔隙率低，對微孔控制較難。對微孔控制較難。2021/6/16研究背景研究背景u 制膜工藝制膜工藝4、糊料擠出拉伸法、糊料擠出拉伸法材料：材料：PTFE特點：不溶于任何溶劑，無法熔

4、融特點：不溶于任何溶劑，無法熔融加工，冷擠出可以拉伸出纖維。加工，冷擠出可以拉伸出纖維。優(yōu)點：強度高、耐溶劑好、耐高低優(yōu)點：強度高、耐溶劑好、耐高低溫，無污染，通量大，截留效溫，無污染，通量大，截留效果好。果好。缺點：加工參數(shù)多，且難控制孔徑。缺點：加工參數(shù)多，且難控制孔徑。2021/6/16研究內(nèi)容研究內(nèi)容1、制備出高性能PTFE膜材料2、探索制備工藝、結(jié)構(gòu)、性能的關系3、探索控制微孔孔徑的方法工藝條件對微孔大小和均勻性的影響微孔結(jié)構(gòu)與微孔大小的關系制備工藝對結(jié)晶度的影響結(jié)晶度與力學性能的關系2021/6/16研究概述研究概述- 聚四氟乙烯的英文名稱是聚四氟乙烯的英文名稱是 polytetr

5、afluoroethepolytetrafluoroethene,ne,簡稱是簡稱是PTFEPTFE。聚四氟乙烯是一種有白色蠟狀感。聚四氟乙烯是一種有白色蠟狀感覺的直鏈晶型熱塑性材料，表面手感光滑，其制品覺的直鏈晶型熱塑性材料，表面手感光滑，其制品表觀隨其結(jié)晶度不同呈透明或不透明狀態(tài)，一般是表觀隨其結(jié)晶度不同呈透明或不透明狀態(tài)，一般是結(jié)晶度越高透明性越差。聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)式及分結(jié)晶度越高透明性越差。聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)式及分子結(jié)構(gòu)如圖：子結(jié)構(gòu)如圖：-圖中可以看出：圖中可以看出：PTFEPTFE具有高分子長鏈結(jié)構(gòu)，無直鏈，分子鏈高度規(guī)整，大分具有高分子長鏈結(jié)構(gòu)，無直鏈，分子鏈高度規(guī)整，大分子兩側(cè)全部

6、為子兩側(cè)全部為C-FC-F鍵，每個碳原子連接兩個氟原子完全對稱。這兩種元素以共鍵，每個碳原子連接兩個氟原子完全對稱。這兩種元素以共價鍵相結(jié)合且具有較高鍵能，是一個非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。價鍵相結(jié)合且具有較高鍵能，是一個非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。PTFEPTFE中的氟原子排列起中的氟原子排列起來可以把碳原子屏蔽保護起來，分子鏈難以遭到破壞。而又由于氟原子之間相來可以把碳原子屏蔽保護起來，分子鏈難以遭到破壞。而又由于氟原子之間相互排斥，使整個大分子鏈呈螺旋結(jié)構(gòu)?；ヅ懦?，使整個大分子鏈呈螺旋結(jié)構(gòu)。1. 1. 聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)2021/6/16研究概述研究概述成膜原理成膜原理 PTFEPTFE顆粒受到定

7、向的力的作用下，會重新取向，并兩個相鄰的顆粒受到定向的力的作用下，會重新取向，并兩個相鄰的顆粒在力作用下會形成微纖維（壓坯過程）。拉伸過程中微纖維被顆粒在力作用下會形成微纖維（壓坯過程）。拉伸過程中微纖維被拉出，形成特殊的結(jié)點和纖維的結(jié)構(gòu)，同時強度提高。拉伸后具有拉出，形成特殊的結(jié)點和纖維的結(jié)構(gòu)，同時強度提高。拉伸后具有回縮性，在張力作用下燒結(jié)可以使結(jié)點和纖維結(jié)構(gòu)固定下來?；乜s性，在張力作用下燒結(jié)可以使結(jié)點和纖維結(jié)構(gòu)固定下來。2021/6/16研究概述研究概述制備工藝制備工藝2021/6/16研究思路研究思路Doc. number 制備工藝結(jié)構(gòu)性能表征應用微孔結(jié)構(gòu)取向結(jié)構(gòu)結(jié)晶結(jié)構(gòu)原料選擇擠出工

8、藝拉伸工藝燒結(jié)工藝涂覆工藝力學性能微孔性能通水性能泡點法測試微孔孔徑斷裂強度表征力學性能SEM觀察微孔結(jié)構(gòu)通量表征通水性能污水處理通量大強度高孔徑分布均勻且可控2021/6/16論文要點論文要點 一、一、原料及配比1. 聚合物及助劑牌號SSGParticle Size（m）RRF2052.169550150F1062.158560300助劑名稱型號沸程（）密度（g/cm3）石油醚901200.670.7石蠟油3000.83液態(tài)硅油3000.96溶劑油?？松梨贗sopar163-1760.748F205F1062021/6/16編號編號12345配比100：16100：18100：19100：

9、20100：222、配比選擇論文要點論文要點2021/6/16二、擠出成型壓縮比樣品編號長徑比壓縮比平均斷裂強度平均斷裂伸長率184:31004.4135.75284:31356.4125.68論文要點論文要點2021/6/16二、擠出成型長徑比樣品編號長徑比壓縮比斷裂強度斷裂伸長率145:31356.0228.42 284:31356.41 25.68 3120:31356.27 26.91 論文要點論文要點2021/6/16三、拉伸成孔1、拉伸條件控制：拉伸溫度（m）論文要點論文要點1702202502021/6/162、拉伸條件控制：拉伸速度（m）論文要點論文要點100mm/min200

10、mm/min400mm/min2021/6/163、拉伸條件控制：拉伸倍率（m）論文要點論文要點100%200%300%2021/6/16樣品拉伸率（%）熔融熱焓H(j/g)結(jié)晶度Xc（%）基膜64.5893.5510062.9891.2420057.5683.3830051.9375.29拉伸溫度()熔融熱焓H(j/g)結(jié)晶度Xc(%)基膜64.5893.5517056.3983.3822049.0272.4725043.1763.8228036.0953.364、拉伸工藝對聚合物結(jié)晶度的影響（DSC法）論文要點論文要點2021/6/164、拉伸溫度對聚合物結(jié)晶度的影響（XRD法）論文要點論

11、文要點2021/6/165、拉伸過程對取向的影響（拉曼偏振光法）論文要點論文要點2021/6/166、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間與燒結(jié)度的關系論文要點論文要點燒結(jié)4min3452021/6/167、燒結(jié)條件控制：燒結(jié)度論文要點論文要點2021/6/16編號涂覆前通量（L/（*s）涂覆后通量（L/（*s）113651025213658528、涂覆工藝對微孔分布和純水通量的影響論文要點論文要點2021/6/16結(jié)論結(jié)論調(diào)整原料分子量、助劑種類、原料助劑配比、擠出溫度、擠出速度、擠出調(diào)整原料分子量、助劑種類、原料助劑配比、擠出溫度、擠出速度、擠出口模參數(shù)、拉伸溫度、拉伸速度、拉伸倍率、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間等工

12、藝參數(shù)，口模參數(shù)、拉伸溫度、拉伸速度、拉伸倍率、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間等工藝參數(shù)，對膜材料的斷裂強度、密度分布、通量、截留率等性能進行測定分析，經(jīng)過測對膜材料的斷裂強度、密度分布、通量、截留率等性能進行測定分析，經(jīng)過測試和評估，結(jié)果表明：分子量為試和評估，結(jié)果表明：分子量為800萬的萬的F106作為原料可以提高基膜斷裂強度；作為原料可以提高基膜斷裂強度；選用選用IsoparH溶劑油作為助劑，基膜易于擠出，且強度大；當樹脂助劑比為溶劑油作為助劑，基膜易于擠出，且強度大；當樹脂助劑比為100:19時，擠出基膜強度最大，上升或降低配比均會導致強度下降；擠出最佳時，擠出基膜強度最大，上升或降低配比均會導致

13、強度下降；擠出最佳溫度為溫度為5070；擠出口模最佳參數(shù)選擇為錐度；擠出口模最佳參數(shù)選擇為錐度50，長徑比為，長徑比為135，壓縮比，壓縮比為為84：3，此時制備的基膜強度大，均勻性好；拉伸最佳溫度為，此時制備的基膜強度大，均勻性好；拉伸最佳溫度為250，拉伸最，拉伸最佳速度為佳速度為400mm/min，拉伸最佳倍率為，拉伸最佳倍率為400%；燒結(jié)最佳溫度為；燒結(jié)最佳溫度為345，此溫度，此溫度下燒結(jié)最佳時間為下燒結(jié)最佳時間為2min。采用乳液涂覆和平板膜涂覆均可以達到孔徑控制的目。采用乳液涂覆和平板膜涂覆均可以達到孔徑控制的目的，但會影響純水通量，涂覆控制孔徑的方法可以繼續(xù)深入研究。的，但會

14、影響純水通量，涂覆控制孔徑的方法可以繼續(xù)深入研究。2021/6/16結(jié)論結(jié)論 1、SEM觀察內(nèi)表面觀察發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯中空纖維膜微孔結(jié)構(gòu)是纖觀察內(nèi)表面觀察發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯中空纖維膜微孔結(jié)構(gòu)是纖維維結(jié)點的結(jié)構(gòu)不斷重疊。結(jié)點的結(jié)構(gòu)不斷重疊。 2、孔徑分布和孔徑分布和SEM對比結(jié)果表明，纖維數(shù)量的多少會直接影響孔徑大對比結(jié)果表明，纖維數(shù)量的多少會直接影響孔徑大小，纖維數(shù)量越多，孔徑越小，截留效果越好。小，纖維數(shù)量越多，孔徑越小，截留效果越好。 3、對比、對比SEM和結(jié)晶度得知，拉伸過程中對微孔的影響是兩種作用的結(jié)和結(jié)晶度得知，拉伸過程中對微孔的影響是兩種作用的結(jié)果，一方面拉伸會產(chǎn)生纖維，一方面高溫會

15、導致纖維融結(jié)。果，一方面拉伸會產(chǎn)生纖維，一方面高溫會導致纖維融結(jié)。 4、中空纖維膜的結(jié)晶度中空纖維膜的結(jié)晶度和和SEM對比對比結(jié)果表明，在未燒結(jié)情況下結(jié)晶度結(jié)果表明，在未燒結(jié)情況下結(jié)晶度與纖維量呈反比關系，與纖維量呈反比關系，此時此時纖維的拉出破壞了結(jié)晶結(jié)構(gòu)導致結(jié)晶度的下降纖維的拉出破壞了結(jié)晶結(jié)構(gòu)導致結(jié)晶度的下降；燒結(jié)后，纖維的融結(jié)會導致纖維數(shù)量的下降，同時結(jié)晶度也下降。因此燒結(jié)后，纖維的融結(jié)會導致纖維數(shù)量的下降，同時結(jié)晶度也下降。因此可以可以利用結(jié)晶度表征纖維數(shù)量。利用結(jié)晶度表征纖維數(shù)量。 5、結(jié)晶度測試結(jié)果和斷裂強度的數(shù)據(jù)表明，結(jié)晶度與斷裂強度呈反比，結(jié)晶度測試結(jié)果和斷裂強度的數(shù)據(jù)表明，結(jié)晶度與斷裂強度呈反比，因此燒結(jié)度越高斷裂強度越大。因此燒結(jié)度越高斷裂強度越大。2021/6/16存在的問題存在的問題u單向拉伸的影響單向拉伸的影響u設備局限性設備局限性u涂覆必要性和原理涂覆必要性和原理u其他工藝探索其他工藝探索2021/6/1629 若有不當之處，請指正，謝謝！若有不當之處，請指正，謝謝！