摘 要

目前PVDF膜大多通过沉浸沉淀法（NIPS）来制备，但是通过这种方法制得的膜结构不易控制，膜通量和机械强度差强人意，使得PVDF膜应用领拓展受到限制。热致相分离法（TIPS）制备的膜克服了上述的缺陷，成为了制备PVDF膜优先采用的方法。

本文以聚偏氟乙烯（Vinylidene fluoride，PVDF）作为原料，以马来酸二丁酯（DBM）为稀释剂，通过热致相分离法（TIPS）制备平板膜，重点考察聚合物浓度对膜微观结构、孔径大小、孔隙率、水通量及拉伸性能的影响。实验结果表明，随着聚合物浓度的增加，PVDF膜的微观结构中球晶越清晰，膜的水通量、孔隙率和孔径大小都随之减小；膜的拉伸性能随PVDF浓度的增加而提高。

关键词：聚偏氟乙烯 热致相分离 微孔膜 膜结构

Preparation of PVDF Membranes via Thermally Induced Phase Separation

Abstract

Currently most of PVDF membrane by immersion precipitation (NIPS) was prepared, but obtained by this method is difficult to control the membrane structure, membrane flux and unsatisfactory mechanical strength, making PVDF membrane application areas expand is limited. Thermally induced phase separation (TIPS) membrane preparation overcome the above defects, it has become a method of preparing PVDF membrane used with priority.

In this paper, polyvinylidene fluoride (Vinylidene fluoride, PVDF) as a raw material, dibutyl maleate (DBM) as diluent, by thermally induced phase separation (TIPS) Preparation strength and flux excellent flat membrane, emphasis on the polymer concentration on the film microstructure, pore size, porosity, water flux and tensile properties. Experimental results show that with the increase of the concentration of the polymer microstructure PVDF membranes more clear crystal ball, water flux, porosity and pore size were decreases; tensile properties of the film increases with the concentration of PVDF increased.

Keywords: Polyvinylidene fluoride, Microporous membrane, Thermally induced phase separation, Membrane structure

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 膜技术概述 1

1.2 PVDF简介 2

1.3 PVDF微孔膜的制备方法 3

1.3.1 TIPS法背景 3

1.3.2 TIPS法的优点 3

1.3.3 TIPS法成膜机理 4

1.3.4 TIPS法成膜影响因素 5

1.4 PVDF的微孔膜的应用 8

1.5 本课题的研究内容 9

第二章 实验部分 10

2.1 实验原料 10

2.2 实验仪器 10

2.3 PVDF平板膜的制备 10

2.4 PVDF多孔膜的表征 11

2.4.1 膜的水通量 11

2.4.2 膜的接触角 11

2.4.3 膜的形貌 11

2.4.4 膜的孔径、孔径分布 11

2.4.5 膜的孔隙率 12

2.4.6 红外光谱分析 12

2.4.7 膜的拉伸强度 12

第三章 分析与讨论 13

3.1 聚合物浓度对膜微观结构的影响 13

3.2 聚合物浓度对膜孔隙率的影响 14

3.3 聚合物浓度对膜孔径的影响 15

3.4 聚合物浓度对膜纯水通量的影响 15

3.5 红外光谱分析 16

3.6 聚合物浓度对膜拉伸性能的影响 17

第四章 结论 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 文献综述

1.1 膜技术概述

膜分离技术是近代新型的高效分离技术，已经得到越来越多人的关注，尤其适合于21世纪工业对节能、高效、低成本原材料循环利用和环保的要求，有利于贯彻经济可持续发展战略。

膜技术是多学科融合交叉的产物，也是化学工程学科发展的新增站点^[1]。比起传统的分离技术，膜分离技术可以对料液进行低耗能、高效率的分离、浓缩、纯化。此外，他还有着如操作设备简单，占地面积小等优势，因此已经被广泛应用于生活中。由于膜分离技术是一种物理过程，因此绿色无害环保。在得到大家的广泛关注同时，新型膜材料的选取和膜的制备也成为了热门的话题。

当今世界水资源、能源短缺，水资源和环境的污染每况愈下，膜分离科学与技术的研究成为全世界的关注的交点。膜技术在最近三十年得了快速的发展，已广泛地应用于石油化工、海水淡化、能源、冶金、食品、轻工、航天等领域，形成了独立的高新技术产业。

我国膜分离技术水平和发展程度与西方国家相比还存在着相当的差距。主要表现在科研开发与工业产品间距离比较大，研究成果不但周期长，而且产业化的比率低；分离膜产品种类较少，规格不全面，性能不高，导致一些高性能的膜目前仍然依赖进口。在我国，膜分离技术应用的广度和深度都不够，一些在我国刚刚起步的技术，国外早已经广泛应用、理论成熟。最主要的原因是膜分离基础理论研究不深入，对制膜过程中的科学规律认知不到位，使得科研开发理论不足；研究项目缺乏创新，研究力量分散，研究经费投入不足。

要想改变我国膜科学技术落后的现状，适应国民经济发展的需求，必须要在膜科学领域加强创新研究。必须组织良好的研究力量，瞄准学科前沿方向，从学科交叉中寻找新方法、新思路，在膜科学的理论基础研究上找到新突破，为我国的膜科学的发展做出贡献。

1.2 PVDF简介

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。市场上销售的聚偏氟乙烯一般是通过乳液聚合或悬浮聚合制得^[2]。PVDF均聚物的分子结构是由碳氢键和碳氟键交替组成的：

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