超高相對分子質(zhì)量聚乙烯中空纖維膜的制備與性能研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）具有平面鋸齒狀結(jié)構(gòu)，分子鏈長且沒有側(cè)基，所制的中空纖維膜材料與其他膜材料相比具有膜強(qiáng)度高、原料易得、價格低廉等優(yōu)點，從而可被廣泛應(yīng)用于污水處理、醫(yī)用中空纖維膜分離、中空膜反應(yīng)器等諸多領(lǐng)域。本論文對不同條件下制得的超高分子量聚乙烯中空纖維膜的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了大量的測試與研究。
　　首先，以UHMWPE為原料，白油作為稀釋劑，二甲苯作為萃取劑，采用熱致相分離法制備了 UHMWPE中空纖維膜。研究發(fā)現(xiàn)，UH

2、MWPE/白油體系的相分離是由 UHMWPE結(jié)晶引起的固-液相分離，相分離溫度隨溶液濃度的增大而升高，隨溶液冷卻速率的增大而降低。隨著UHMWPE分子量或溶液濃度的增大，UHMWPE中空纖維膜孔徑變小，水通量和孔隙率降低，而對牛血清蛋白的截留率變大，纖維膜斷裂強(qiáng)度變大。隨著拉伸倍數(shù)的增加，纖維網(wǎng)絡(luò)沿纖維軸線取向，孔隙率降低，纖維膜斷裂強(qiáng)度變大，結(jié)晶度和取向度有一定程度的增加。
　　然后，加入碳酸鈣無機(jī)顆粒作為添加劑，共混制備了UH

3、MWPE/CaCO3中空纖維膜。研究發(fā)現(xiàn)，加入無機(jī)顆粒后纖維膜水通量有一定程度提高，孔隙率和截留率則降低，用鹽酸處理后，水通量進(jìn)一步提高，孔隙率上升，截留率下降。在拉伸過程中，無機(jī)顆粒和聚合物之間形成了界面微孔，并且隨著拉伸倍數(shù)的增加，這些界面微孔被拉長變大，而由熱致相分離而形成的UHMWPE微孔則有部分閉合現(xiàn)象。兩方面的共同作用，使UHMWPE/CaCO3共混中空纖維膜的水通量和孔隙率在2倍拉伸倍數(shù)的情況下達(dá)到最大，3倍拉伸時則變小，

4、而截留率變化趨勢則相反。隨著拉伸倍數(shù)的增加，共混中空纖維膜的斷裂強(qiáng)度增大，纖維膜熔點、結(jié)晶度、晶粒尺寸和晶區(qū)取向度均有一定程度增大。
　　最后，使用PEG20000作為親水改性劑，共混入UHMWPE溶液，制備了親水改性的UHMWPE中空纖維膜，又使用了等離子體對UHMWPE中空纖維膜進(jìn)行親水改性。研究發(fā)現(xiàn)，和未改性的UHMWPE中空纖維膜相比，加入PEG后改性中空纖維膜孔徑、孔隙率均增大，截留率則減小。隨著加入PEG20000的含

5、量不斷增加，中空纖維膜的親水性能逐漸提高，但是對孔徑，孔隙率和截留率的影響不明顯，中空纖維膜的力學(xué)性能則稍有降低。隨著中空纖維膜在水中浸泡時間的變長，由于PEG20000的流失，中空纖維膜的親水性能降低。未改性的中空纖維膜易受到蛋白質(zhì)的污染，使得牛血清蛋白的通量衰減，清洗后恢復(fù)量比較低。改性后的中空纖維膜蛋白質(zhì)通量和恢復(fù)量有明顯提升，牛血清蛋白的通量衰減也相對緩慢，純水通量也有所提高。而經(jīng)過氬氣等離子體表面處理后，UHMWPE纖維膜表面