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聚丙烯微孔膜高能電子束輻照改性研究

導(dǎo)讀:采用高能電子束輻照的方法在聚丙烯微孔膜的表面接枝丙烯酸鋰，研究不同的輻照劑量對(duì)聚丙烯微孔膜表面接枝丙烯酸鋰的接枝率的影響，并對(duì)輻照接枝后的聚丙烯微孔膜的結(jié)構(gòu)和性能


返回列表 來源：未知 發(fā)布日期：2019-09-04 11:23【大 中 小】
聚丙烯性能良好、成孔性較好、價(jià)格便宜且具備較高熔點(diǎn)，被廣泛用于分離膜領(lǐng)域。然而，PP微孔膜的疏水性使得其在一般情況下不易被水潤(rùn)濕，膜的表面易吸附疏水溶質(zhì)而形成膜污染，致使膜的使用效率降低，使用成本增加。因此，PP微孔膜的表面性能改性近年來受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注。本研究天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司采用高能電子束輻照的方法在PP微孔膜的表面接枝丙烯酸鋰。研究了不同的工藝過程對(duì)PP微孔膜表面接枝丙烯酸鋰的接枝率的影響；通過改變輻照劑量，研究PP微孔膜表面接枝丙烯酸鋰的接枝率的變化規(guī)律，并采用紅外光譜（FTIR）、接觸角測(cè)試、差示掃描量熱儀（DSC）和掃描電子顯微鏡（SEM）表征方法對(duì)輻照接枝后的PP微孔膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。

1原料
PP微孔膜，厚度25微米，美國(guó)Celgard公司生產(chǎn)；丙烯酸、氫氧化鋰，均為分析純（AR），市售；蒸餾水，市售；TX-10表面活性劑，分析純（AR），阿拉丁試劑。接觸角測(cè)試分析，采用靜態(tài)水接觸角測(cè)定試樣，由接觸角測(cè)定儀針頭滴落的水滴到PP微孔膜表面，測(cè)定PP微孔膜接枝前后的接觸角。掃描電子顯微鏡觀察，將試樣首先進(jìn)行表面噴金處理，然后在20kV電壓及高真空下觀察試樣接枝前后表面微觀形貌的變化。

2PP微孔膜的接觸角分析
接觸角的測(cè)試結(jié)果可以反映出薄膜表面的潤(rùn)濕性能，本研究中天津津騰實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司采用靜態(tài)水接觸角測(cè)定試樣，從而反映出PP微孔膜的表面親水性。PP微孔膜的疏水性導(dǎo)致其難以被水潤(rùn)濕，從而影響其使用效率。表1展示了純PP微孔膜和輻照接枝改性PP微孔膜（輻照劑量為15kGy）的表面水接觸角測(cè)試結(jié)果。從表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)利用高能電子束輻照對(duì)PP微孔膜的表面進(jìn)行丙烯酸鋰接枝改性后，PP微孔膜的表面水接觸角減小，表面極性增加，表面親水性得到提高，其原因一方面是PP微孔膜表面接枝了丙烯酸鋰使得表面極性增加，另外，PP微孔膜表面輻照作用也增加了微孔膜的表面粗糙度，從而改善了PP微孔膜的表面親水性。

3結(jié)論
（1）采取兩步法，由PP微孔膜與丙烯酸充分潤(rùn)濕后再經(jīng)高能電子束輻照進(jìn)行接枝反應(yīng)，然后再與氫氧化鋰進(jìn)行反應(yīng)，從而得到接枝率較高的PP微孔膜接枝丙烯酸鋰；隨著高能電子束輻照劑量的增加，PP微孔膜表面接枝丙烯酸鋰的接枝率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)輻照劑量為22kGy時(shí)，接枝率達(dá)到最大，為27%。
（2）經(jīng)高能電子束輻照改性的PP微孔膜表面成功接枝上丙烯酸鋰，與純PP微孔膜相比，接枝改性后的PP微孔膜的表面水接觸角減小，膜表面極性增加，膜表面親水性得到提高。
（3）PP微孔膜經(jīng)高能電子束輻照接枝丙烯酸鋰后，PP微孔膜的孔徑減小，膜的表面形成了丙烯酸鋰的涂覆層致使一些小孔產(chǎn)生堵塞，膜的多孔結(jié)構(gòu)未受到明顯影響；經(jīng)高能電子束輻照接枝改性的PP微孔膜結(jié)晶峰溫度向高溫方向移動(dòng)，結(jié)晶能力得到提高，結(jié)晶更加完善。在PP微孔膜的改性過程中，可考慮在較低范圍內(nèi)選擇輻照劑量，一方面提高膜的表面親水性，另一方面盡量降低輻照導(dǎo)致膜的微孔結(jié)構(gòu)變化，提高膜使用的穩(wěn)定性。