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高分子合金膜材料研制及其性能研究

张玮

   本论文以多种聚合物和纤维素为原料,研制出PVC/EC、PVA/PA-6、PA-170/CA系列共混合金膜材料。用粘度法、折光指数法、差示扫描量热法、傅立叶红外法、热重分析法等对共混体系相容性和热稳定性进行了研究,并以接触角法、高效液相色谱法表征共混合金膜材料的亲水性和界面性能变化。主要内容如下: 1.本文介绍了膜分离技术的概况、分离膜的分类,高分子膜材料的改性方法、膜材料的选择原则以及高分子膜材料的发展趋势,并提出了将不同种类的聚合物材料采用物理方法共混,形成具有特殊性能的聚合物共混体系,利用不同聚合物性质的互补性与协同效应来改善原聚合物性能,获得综合性能良好的聚合物膜材料的设计思路。 2.本文介绍了聚合物共混的基本概念和聚合物之间相容性的表征理论,根据提出的思路,采用溶液共混法制得PVC/EC、PVA/PA-6、PA-170/CA三组聚合物共混体系,对这三组共混稀溶液体系用粘度法、折光指数法进行表征。用相对粘度法测定PVC/EC、PVA/PA-6、PA-170/CA系列共混物的比浓粘度,求得其共混溶液的特性粘数[η]与共混溶液的组成比关系。在同一温度和不同浓度下,测定PVC/EC的绝对粘度与其组成质量比的关系;在同一浓度和不同温度下,测定PVC/EC的绝对粘度与其组成质量比的关系。结果表明:PVC/EC、PVA/PA-6和PA-170/CA共混溶液的特性粘数[η]与共混组成比呈现较好的线性关系;PVC/EC共混溶液相同浓度下,温度越高,相容性越好。同一温度下,共混溶液浓度越高,相容性越差。在50℃,浓度为4mg/mL的PVC/EC共混溶液的绝对粘度与其质量比呈良好的线性关系。说明此条件下,PVC与EC几乎达到了聚合物分子水平的完全相容;三组系列共混溶液的折光指数随共混物组成比的变化也呈良好的线性关系,说明PVC/EC、PVA/PA-6、PA-170/CA都具有很好的相容性。 采用液-固相转化法制得PVC/EC、PVA/PA-6、PA-170/CA系列固体合金膜材料,对三组系列的固体膜材料用差示扫描量热法进行表征,结果表明:三组系列固膜材料都均只出现一个玻璃化转变温度,这也证明了PVC/EC、PVA/PA-6、PA-170/CA三组系列的凝聚态相容性。用傅立叶红外法对三组系列的固体膜材料进行表征,结果表明:固膜材料的红外谱图都显示组分之间存在较强的有利于相容的氢键类特殊作用力,这旁证了三组系列共混物在凝聚态的相容性。用热重分析法对PVC/EC、PVA/PA-6、PA-170/CA这三组系列共混物的热稳定性进行探讨,结果表明:EC、PA-6、CA都提高了各自共混系列的热稳定性。三组系列共混物都只出现一个最大分解温度,TG法也旁证了他们凝聚态的相容性。 3.本文介绍了高效液相色谱基本理论、选择膜材料的理论依据。用高效液相色谱实验数据来表征膜材料的物化性质来进行膜材料的选择。通过溶液共混法和液-固相转化法制得PVC/EC、PVA/PA-6、PA-170/CA系列合金膜材料作为高效液相色谱柱填料。采用高效液相色谱法研究了这三种合金膜材料的界面吸附特性、亲水性、极性参数、非极性参数和界面亲合性。并用接触角法对膜材料的亲水性进行了验证,得到了一致的结论。高效液相色谱实验结果表明:随着EC加入,PVC/EC合金膜的亲水性明显改善,对不离解极性有机物的分离效率优于PVC均质膜;PA-6对PVA改性可明显地降低PVA的亲水性和溶胀性,PVA/PA-6合金适合作脱盐和脱糖的膜材料;随着CA加入,PA-170/CA合金膜材料的亲水性有所提高,成膜性显著提高。 本文采用溶液共混法,以改进原聚合物的性能,形成具有特殊性能的聚合物共混体系,在一定条件下克服单一聚合物组分性能上的弱点,取长补短,获得综合性能良好的聚合物膜材料,不断地扩大高分子膜的应用领域。用高效液相色谱表征膜材料的分离性能、筛选最佳膜材料尚未见报道,属于开拓性工作。在膜材料的性能研究方面,用高效液相色谱模拟膜分离过程中的平衡条件具有独特性和创新性。本文研究的方法对聚合物改性及膜性能研究有很好的指导意义,为定向制膜提供了理论依据。……   
[关键词]:高分子合金;膜材料;相容性;高效液相色谱;界面性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:安徽大学2007年