功能高分子化学-5(膜材料-1)

高分功子膜的能制备方法聚合物溶－液的制

聚合物备溶液制的备系关膜的到成质量和膜形能功的现。

1.实剂的选溶

凝胶化择 分化

散凝结

聚合的物非剂

溶聚合

物的胀溶 剂解能溶力增强

聚

物合良溶剂

的

．2测溶解能力的定法： 方 测•定液溶粘的度粘 :度分运子动时摩内擦量度。与聚合的的分物子、量度温 、剂等溶因有关素。在良 剂溶中大分，子较链展伸，度较大粘。

果保如聚持物合子量一定，聚分物合A剂中溶形成溶液粘度则高 的于溶剂B中成的形液，说溶明溶剂A对合物聚溶剂力强能。

• 测

聚定物溶液的浊度合溶液的浑浊 度低明溶说质的粒度小，溶质与颗剂溶作用的强 聚。物合溶越液清，澄备的制膜量越质。好

3、常见膜制

溶备体系剂合组 •用 于纤维衍素生类物料材溶剂体的系

•

于用烯酰胺丙材类的料溶体系

剂

•于用他其聚均聚类合材的料剂溶体系聚合

物乙烯 聚丙聚烯聚 烯乙 醇聚丙腈 烯聚烯腈 聚二氟丙乙 烯聚氧乙基 聚砜砜 聚 间砜苯二与间 胺二苯酰胺聚 缩溶 N,剂－二羟乙基N胺N N,二－羟乙胺 D基MO DMS F6%硝酸5D MF,磷 三酸乙酯 MDS O二氯乙 DM烷C DAAM 水C 甘 乙油酸，硝钠酸 三钠氟乙 醇聚烯乙吡咯 酮乙聚吡咯酮 成孔剂烯二氧 硅 成膜化 法热 热法法湿法 湿 法湿法湿 法湿 干法 法法湿 湿法膜 型 类多膜 多孔孔膜多孔膜 多孔 膜多膜孔多 膜 孔多孔膜多 膜 孔多膜孔多 膜孔

•用于 聚物和共离子型聚合物溶剂体系的聚合物

乙－烯酸乙烯乙聚共乙烯－丙烯 酸聚共＋钠 锌离或子丙 稀－甲基丙烯酸腈共 环聚氧聚－酯聚共 环－聚氧酯氨共聚硅氧 烷聚－碳酸共聚 共酯类型 无规聚 无规 无 嵌段 规段嵌 段 嵌溶 甲（剂） 醇＋丙， 水甲＋苯 异醇 丙5％硝酸 7二甲烷氯 DM F氯甲二, 烷二氯烷 甲+烷己甲 D酸AMC乙 P醇EG40 水 0孔成 成膜剂 法湿 法法干 湿 干法 干法法干法 型 密度类密 度多孔 密度密度 密

尼度6龙，－聚6基乙胺 共聚亚聚 乙烯－季胺腈乙化 烯基吡 Na啶fin(970)

接

枝随机离 子子离

干法

湿法 湿法 干

法度密 密 度度密

高

子分分离的膜备方制法－密致膜的制备

将径孔于小nm1的称膜密致。膜些气某或液体体透的是通过过 子分膜中的在溶解和扩运动散实来现的，溶即解－散扩机。理 .1溶涂剂挥发法层

将高子分铸膜刮液涂玻在或不锈璃带钢表,面在温下将室剂溶挥发 再转移到箱或真烘空烘中干燥。箱 2.熔融伸拉成膜法将 合物聚热加融熔拉伸，过模通板成，型然后冷固却成膜化。 3.直接聚 成膜合法聚合过程与 成过程膜时完同成。

分子高分离的制备膜方－多孔法膜的制备

转化法制膜相配置一定：成组的相均聚物溶合

液，通过定一 的物理法改方溶变液热的学力态状，使从其均相的合聚溶物液发 生相离，最分终变转成大子分胶，将溶占据分部空的处于 间分散态状溶的蒸剂后发即下多孔留性。 膜均相向大分子从溶胶转变方的法：干法

蒸（发法）高分：溶子中含有液种两以上剂溶，其中溶剂的沸良 较低，点胀剂（非溶剂溶沸）点较时采高。 用湿法通：过良溶剂非与溶剂换交式方变溶解改能的方力。法

热：利法用改温变来度调节高分溶液溶解子度的方。法

聚

物辅合法助：种两不溶同性能解的合聚相物互作完用胶成和化成孔

1.干。成法工膜艺溶（蒸发剂转相换法）聚

物合 良剂溶非溶剂（Tf高） 聚物合溶液 溶 多胶聚合物孔 注膜膜 升 温合物 非聚剂溶

升温

影响

分膜离孔径空和率的隙因素： 分双散相聚物合浓的度越，大隙率空小。 增越加溶非的量，空隙剂率和径较孔 大溶剂两点沸相差大，越空隙率和孔径大。 使用分越量高子的聚物合得易到高空隙率分膜离

。

2.浸没沉淀制

工膜艺 主3个组要分：聚合、溶物剂、非溶。

制剂的成可分为：膜平版、膜管 膜

式

平版•膜

VDF平版P的制备膜艺

1－支工层撑2－聚；物合液；3－刮溶刀 －4固凝浴5；－处后；6－理版膜平7；－集收

•

式膜管

中纤空（维径直小0于5.m）m毛 细管 （直膜为0径.-55m） 管状m膜（ 直大径5m于)

m

管膜

状中空

维纤和细毛膜制管方法:备湿法纺(干湿法),融熔法干,法

纺种膜几的结构形态胞：状腔构，粒状结构结双连续，构结，胶 乳构结大和结孔。构

膜孔

结构的制控 .a聚 物合的选择 孔膜:多聚合的选物主择考虑膜要表的面性特材，热料定性 稳化学及稳定性。非对 称膜分：性质离要决定主于材料的化膜学结。构 . 聚b合的浓度物 聚合物度的越大浓，径越孔。小合物聚度浓增的，加消除膜内可大孔结构的形成 c. 溶。/剂溶剂体系 溶剂必须非能将合物完聚全溶,解还与非溶能剂互。 溶高在溶互性体系通常可获得多，膜，并孔易且形大成结构孔； 低在互溶性系，通常体获得非可孔膜或多具致密有表和层多 底孔的非对称层膜。

.d添加 剂 •机盐类无碱金属：碱或金土属无的机或盐机有盐。酸 易成形更多网络孔。的• 机小分有子有机小分子含 量当适，所得膜海的状绵孔数量多，小当含 过大量，得膜所的大数量孔。少 •溶性聚合物 水影响溶剂的溶了能解力分子 低量聚的物易形合较多成小的。孔

不含同加剂PV添F铸膜制D的断面成EMS

1:图添加剂为PP;V2:添加剂 PE为;G3: 添剂为加iCl

• 非L溶类剂 溶非剂量加，增大孔结构向发展但，超一定量会过成 生绵状结海。构

•凝胶 浴成组 往胶凝中

浴加溶，剂两种相反效的应时起同作用。

3

在.应场下熔融力挤出拉伸制备－聚烯微烃孔 膜烯聚微烃膜主孔要用热致利分相离熔和融出－挤伸 拉艺工制备

微。形孔过程成聚：合与稀物剂混合释物高在温下成形相均体， 熔后随冷在时发却生相分离，释剂所占稀位的置除去后在形成微孔。而 在融熔－拉伸过程中挤，以纯高物聚进行融挤熔出，在 拉过伸程中，弹硬性材垂直料挤出方与平行向列排片晶 的构结拉开被成形孔微，后通然过热定型艺工定此固结孔构。拉伸 成孔法制中空纤维微孔膜备

。

E微孔膜(P2χ000)

P0P中纤维空

P

PPE以、及三复合微层膜孔的能性参 P数 膜P（厚u) m2 P5EP PP/EP/P 43 25 孔（u径mum)χ 011.70.042χ .00920χ05. 4011.0χ.05040 0.9χ0004.0 隙空％ 3率7 554 3 4 1拉伸强度k（.gm-2) c31001 20 0710 01900

.4 热诱导相离分T（IPS)制备聚物微合孔

将聚膜合物高与点沸低、分量子的稀释剂在高温时一（般 高结于晶聚物的合点熔T)m形成均溶相，降液低温度又发生 分离，相而脱后除稀释后就剂成聚为物微孔合。膜这由种 温改变度动的方法称驱热诱导为分相。离

许

多结晶的、有强带键氢作的聚合物在室用温溶下解度差，难 有合的溶适剂可用，TPSI。

法

TI

PS制法备孔膜微聚的合及其稀释剂

聚合物 物丙聚烯低 密聚乙烯 度高密度乙烯 聚偏聚氟乙烯 聚氯稀乙 苯乙聚 烯聚基甲烯酸甲酯 丙丙聚酸乙烯酯尼 12龙聚 碳酸 聚苯醚酯 醚聚醚酮 丁橡胶苯稀释剂 苯醚，二十胺四，石，油正脂肪 酸物矿，油石醚油 四胺十 邻二甲苯二丁酸酯碳，酸烯丙 反酯－1，式－2二苯乙 烯己环烷环己，，醇二丙酸二酯 乙酸盐，对磺甲二 苯十四胺 聚乙二 甲醇 环己醇 聚醚酰亚胺烷十四

胺TI

S法P制微备孔膜的特： （1点）拓了膜材料宽的围范。 2）可得（各式到样各微孔的构，如结蜂窝状结构或状 网结构膜内，的孔可是封闭的以敞或的，开径孔分 可布相当窄。 （）3可备制对较相厚各的相性同孔结构微用，控于制放释， 可得到各相还异性微孔结构。（4 孔径）及空隙率调可控，隙率高。空 （5）制过备易连程续化。

聚

物/无机合持支合膜复的制技术进备展聚合物膜

在的存点缺 ：耐不温、抗腐高蚀差、性机强械不好、度学化定性差，稳 易堵塞，不清易。

理合物填充无机膜（聚合聚物无/支机撑合复） 复合膜结构 膜机物无填充合物聚

无机

/机杂聚有膜

聚合溶液沉物相转淀化法 聚物复合合无机到支持上物的法 方表面合聚法 表面机物化有学性改 分部热解

法1、

合聚物液沉溶淀相转法 将聚合物化液刮溶涂于无机支持上，无物物机可是以多 孔的或无孔的的，溶剂蒸发，使后加热，然获可

得 致的聚合密物皮膜层。膜 ：0厚.110-0mu

物

理相作用或互价键相互共用作

注意的问题：

聚合物的状态•：玻态还是橡璃胶态 •孔 渗溶剂•发蒸度：速慢较发蒸 •对无膜机的改性溶胶（－凝胶改，性热解改性分）

2、直表接聚合 面直在聚接物表面进合行体的单共或聚聚反均，或对应无机膜 表面行改进，性无使机膜面表有具活部位，性通过 活性位部进单体的行接枝合反聚应。

如 制备

聚烯丙胺/酰陶瓷合复膜聚合

物 iO2S修饰 lA2O陶3瓷膜煮 沸 入浸硫酸胺 过蒸水馏 洗浸在交联剂含丙烯的酰胺中7 0 ℃

SOi修2饰Al2 3陶瓷膜O

3、面表接枝合法 采聚用纳米术技共聚 法合复层有机中层与无机通层过学键结合化 以多孔陶为基瓷体选，有两用活个基团性的合物化

。HO+

-a-M

bO

M--b

O

HOM--

b

+a1

-1-b1

O-MM-M1b1

-O

--M1-bM

1聚酰亚

胺陶瓷/复合膜制的备程过

4

、发引接剂聚合

枝

5、部分热法

解

*C

3H iSO C 3H C3HSi

** **

C

3 HiSO

n + *

n

O2

O

2+

2CH2

HO2H+2O

O

CH3

S

i O CH3n

*

n

高

子分分离制膜备的方新－高湿法诱导度相离分

Fr法coais现

发PS

P-蜂窝状P孔微层单薄膜原的子显微力图镜

规整孔排多形成的列因

起

（1Br）aeh Figuret的形s （成2聚合）在物和溶水液的界上面沉 淀（3） 溶剂和水蒸的

发合聚的物在面的界淀沉是成形高规整 窝蜂结构的关状键， 合聚物须在必滴水聚结前生。发球形 合物聚

•孔大小控制 的1）（合物的聚浓度 合物聚的度浓越低，得的孔径越到大。（ 2聚合物的相）分子质量对

P

(Sw=M2.32)

kP

(MS=29.3w

（)）3环的湿境及度流速气的影响度 的尺空随湿度的增加寸而增。 加气量流减导致少剂溶发挥量减少的，成形层较的水大 较滴的孔大。径

（

4）溶 必剂须用使水与不溶互且挥发性较的溶剂强溶。剂发性越挥 ，得强的到越小孔溶剂；量越，大挥的时间越长发，成也孔越 。大

C在CH3中l膜成

在

CS中2成

在膜HF中T膜成

不同

剂中溶S溶液成膜P图