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非溶劑致相分離法制膜進展

導讀:膜的結構和性能雖然與膜材料的化學結構和性能關系密切,但可因 不同的成膜條件和工藝參數(shù),使膜的性能有很大的差異。膜的性能是聚 合物材料和制膜工藝共同決定的。有多種方法制備


返回列表 來源：未知 發(fā)布日期：2019-06-08 22:55【大 中 小】
膜的結構和性能雖然與膜材料的化學結構和性能關系密切,但可因不同的成膜條件和工藝參數(shù),使膜的性能有很大的差異。膜的性能是聚合物材料和制膜工藝共同決定的。有多種方法制備多孔膜,分為相轉(zhuǎn)化法和非相轉(zhuǎn)化法。相轉(zhuǎn)化法既可制備多孔膜,也可制備無孔膜,包括非溶劑致相分離法和熱致相分離法。非相轉(zhuǎn)換法只生產(chǎn)微孔膜,有拉伸法、溶出法、燒結法和核徑跡法。非溶劑致相分離法按照發(fā)生相分離的方式分為控制蒸發(fā)凝膠法,蒸氣相凝膠法,浸入凝膠法。在所有的制膜法中,浸入凝膠法應用最多、研究最為充分,有多篇綜述發(fā)表一。擇其主要內(nèi)容分析總結如下,其中有天津津騰實驗設備有限公司的觀點,目的是啟發(fā)課題研究思路、提供理論指導。

在控制蒸發(fā)凝膠法中,所用的制膜液由聚合物溶解在混合溶劑中而成,混合溶劑由易揮發(fā)的溶劑和難揮發(fā)的非溶劑組成。初生膜成型后,隨著易揮發(fā)溶劑的揮發(fā),膜液中難揮發(fā)溶劑含量增加,最終導致相分離,形成帶皮層的膜。此法多用于制備反滲透膜和氣體分離膜。由于非溶劑被吸收到鑄膜液內(nèi),使鑄膜液發(fā)生液一液相轉(zhuǎn)化而成膜。當使用高沸點的溶劑時,由于溶劑基本不揮發(fā),而只有非溶劑進入膜內(nèi),可形成無皮層的多孔膜。當使用低沸點的溶劑時,由于溶劑和非溶劑沿相反方向擴散,可形成帶皮層的多孔膜。更復雜的情形是鑄膜液由聚合物、溶劑、非溶劑及添加劑共同組成,以及氣相氛圍由溶劑蒸汽、非溶劑蒸汽配制而成。

最常見情況是水蒸氣誘導法,此時空氣溫度、濕度是決定膜結構、膜性能的重要參數(shù)。在浸入凝膠法中,鑄膜液流涎于增強材料上或從噴絲口擠出,而后迅速浸入凝膠浴中,隨著溶劑和非溶劑的不斷交換而發(fā)生液一液相分離,聚合物富相凝膠固化后形成不同結構形態(tài)和性能的膜。如反滲透、透析、超濾、微濾以及氣體分離膜。最簡單的情形是鑄膜液由聚合物和溶劑組成,凝膠浴為非溶劑。

但實際的制膜情形要豐富得多,鑄膜液可能由聚合物、溶劑、非溶劑、添加劑組成,而凝膠浴由溶劑和非溶劑配制而成。除了鑄膜液迅速浸入凝膠浴的所謂濕法外,還有兩種擴充的操作方法。

一是干一濕法在浸入凝膠浴前引入預蒸發(fā)階段。如應用丙酮二元體系組成的鑄膜液制備反滲透膜,干法的預蒸發(fā)階段和濕法的浸入階段共同構成制膜全過程。

二是雙浴法鑄膜液依次通過兩個不同組成的凝膠浴。如由甘油水可制備多孔亞層支撐的致密皮層膜,在擠出進入第二凝膠浴水之前的間隙內(nèi),鑄膜液中的溶劑擴散進入第一凝膠浴甘油中,而甘油不能進入鑄膜液中,外表面處聚合物濃度增加,形成了較致密皮層。紡制中空纖維的三重紡絲頭可方便地實現(xiàn)此過程,由內(nèi)向外流動的依次為芯液、鑄膜液、第一凝膠浴,共同進入第二凝膠浴。事實上,上述各種形式的非溶劑致相分離制膜法都是基于溶劑、非溶劑的擴散或交換而發(fā)生的相分離過程。