聚偏氟乙烯-PEG接枝碳納米管復(fù)合膜的制備及性能研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)膜具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、耐酸堿腐蝕等特點(diǎn)，已經(jīng)成功地應(yīng)用在工業(yè)廢水處理、有機(jī)溶劑精制及膜蒸餾等場(chǎng)合。然而，PVDF膜固有的疏水性使其在水處理應(yīng)用時(shí)，易在膜表面及膜孔內(nèi)吸附蛋白質(zhì)，而造成不可逆污染。一方面，聚乙二醇(PEG)是親水性聚合物，常作為致孔劑來改善膜的性能和孔結(jié)構(gòu)，然而，在采用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化成膜過程中及后期運(yùn)行操作中，聚乙二醇極易被溶出膜體，使膜不能保持持久的親水性而降低其工作的效率和使

2、用壽命。另一方面，通過改性之后的碳納米管作為一維無機(jī)納米填料，在改善高分子膜的抗污染性能及強(qiáng)度，控制復(fù)合膜的膜孔結(jié)構(gòu)等方面，引起了廣大研究者的注意。在本研究中，將PEG的親水性和碳納米管的優(yōu)異性能相結(jié)合，研究其對(duì)PVDF膜性能和結(jié)構(gòu)的影響是較新的研究內(nèi)容。
　　首先采用“grafting to”的接枝方法制備了PEG接枝的原始多壁碳納米管(PEG-CNTs)和石墨化多壁碳納米管(PEG-CCNTs)。利用傅立葉紅外光譜(FT-IR

3、)、X射線光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)及熱重(TG)分析測(cè)試方法分別對(duì)兩種改性碳納米管的結(jié)構(gòu)、分散性及形態(tài)進(jìn)行了表征。其次，將這兩種親水改性碳納米管分別與PVDF共混，以N,N二甲基乙酰胺為溶劑，以去離子水為非溶劑，采用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備復(fù)合膜，即PGM和PGCM。采用動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)定儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、單纖維強(qiáng)力儀等對(duì)兩種復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)、抗污染能力及強(qiáng)度等進(jìn)行表征。
　　本文研究結(jié)果表明，PEG分子鏈以

4、化學(xué)鍵接枝到碳納米管表面，接枝多壁碳納米管(PEG-CNTs和PEG-CCNTs)在有機(jī)溶劑中的分散性提高。低添加量的多壁碳納米管能夠在膜基體中均勻分散，共混膜的親水性顯著提高，膜孔結(jié)構(gòu)得到改善，膜抗蛋白污染的能力提高，拉伸強(qiáng)度增強(qiáng)。
　　最后展望了此接枝改性碳納米管作為添加劑，在改善其它膜材料的結(jié)構(gòu)和性能方面的可能性，及利用此功能化碳納米管開發(fā)具有更廣泛抗菌抗污染性能的復(fù)合膜的研究前景，這為如何開發(fā)出具有更高綜合性能和實(shí)用價(jià)值的