evaca共混物的相容性及其膜渗透汽化性能

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1、EVA/CA共混物的相容性及其膜渗透汽化性能11111,2安全福，金黄涛，赵强，钱锦文，高从堦(1,浙江大学材料与化工学院杭州310027;2,国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心杭州310012)摘要：本文选用混合溶剂和采取分步溶解的方法，分别制备了EVA/CA–DCE/DIO和EVA/CA–CYH/DIO两种四元共混溶液，及相应的渗透汽化膜。用粘度法和红外光谱考察制膜溶液的相容性，用渗透汽化装置评价了不同溶剂体系所得膜的性能。研究结果表明，以DCE/DIO和CYH/DIO为混合溶剂采用分步溶解的方法，可溶解任意组成范围内的EVA/CA共混物，获得均一透明的混合溶液以及EVA

2、/CA共混物在两种混合溶剂DCE/DIO和CYH/DIO中的溶解组成譜图。溶解EVA/CA共混物的混合溶剂DCE/DIO组成范围0<φDCE<0.62远大于CYH/DIO溶剂的组成范围0<φCYH<0.18。同时，来自DCE/DIO混合溶剂的EVA/CA共混物的相容性大于由CYH/DIO混合溶剂所得EVA/CA共混物的相容性。以DCE/DIO为混合溶剂所得膜的渗透汽化总和性能优于以CYH/DIO为溶剂的所得膜的性能。关键词：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物醋酸纤维素高分子溶液相容性构象转变1前言高分子共混是制备高分子新材料有效又简单的重要方法之一。虽然，从热力学分析得知大多数高分子共混物

3、为不相容体系[1]。但是已有研究表明，共混物体系的相容，不相容及不相容程度不仅仅取决于各共混高分子的结构和性质，还存在外界条件依赖性[2],其中溶剂种类的影响尤为重要[3]。因此，根据对材料性质的要求，选择不同高分子和采用不同共混工艺及方法实现材料宏观相容、微观部分相容或完全相容是高分子共混中普遍关注的热点。高分子融熔法和溶液法是制备高分子共混材料的两大方法，后者广泛用于制备高分子共混膜,是获得具有较好综合性能分离膜的重要途经[4]。醋酸纤维素（CA）是一种应用十分广泛的膜材料。但是，CA渗透汽化膜用于分离甲醇/甲基叔丁基醚(MeOH/MTBE)有机混合物体系时，其分离因子很高

4、但甲醇通量却很低[5]。相反，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）中其醋酸乙烯酯链段是醇溶性的，又据于渗透汽化膜溶胀-扩散的分离机离，EVA膜分离MeOH/MTBE体系时应具有较高的甲醇通量。然而，由于CA与EVA两种高分子的溶剂差异大，很难获得两者的共混溶液，这对共混膜制备带来极大困难。目前所报道的共混膜制备，一般是将两种高分子共同溶于某单一溶剂而制成的。对无单一溶剂的两种高分子的共混溶液制备，尚未见详细报道。本文选用混合溶剂和采取分步溶解的方法，分别制备了EVA/CA–DCE/DIO和EVA/CA–CYH/DIO两种四元共混溶液，并制备了相应的渗透汽化膜。从溶液中链形态转变的观

5、点，解释了不同混合溶剂所得EVA/CA共混物的微观相容性差异的原因。本研究工作对高分子共混材料特别是共混膜的发展应具有重要的促进作用。2实验部分2.1仪器与试剂傅立叶变换红外光谱仪(FTIR8400S型)，日本岛津公司；醋酸纤维素（CA）（乙酰基含量为38.9wt%，MV=150610）；乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）（醋酸乙烯,VA含量为32wt%）；所有试剂均为分析纯，二甲基甲酰胺（DMF）和1,4-二氧六环（DIO），丁酮(MEK)、1,2-二氯乙烷（DCE）和氯仿（CF）、丙酮(AC)、四氢呋喃（THF）和环己烷（CYH）。2.2四元混合溶液的制备常规溶解法指按设定组成

6、高分子的混合物CA和EVA的用量，同时加入按设定组成的DIO和DCE(或CYH)的混合溶剂中并在45℃恒定温度下，溶解后静置24小时。分步溶解法指先用第一溶剂DCE或CYH溶解高分子EVA组份后，加入设定组成的混合溶剂中的第二溶剂DIO，待体系混合均匀，再加入设定高分子共混物组成比例的CA并在45℃恒定温度下，完全溶解后静置24小时。用获得均一溶液中EVA的质量分数和混合溶剂中DCE(或CYH)的体积分数作图，得到四元共混溶液的组成区域图。2.3混合稀溶液的粘度测定采用高分子溶剂法[6]，按分步溶解法先制备EVA-DCE/DIO或EVA-CYH/DIO高分子溶剂后，再加入CA获

7、得四元混合溶液。溶液经2号砂芯漏斗过滤后，测定其在乌氏粘度计中30℃时溶液的流出时间，重复实验多次误差不超过0.05秒。按Huggins粘度方程，稀释外推法求出高分子CA在EVA-DCE/DIO和EVA-CYH/DIO高分子溶剂中的特性粘数[η]。2.4FTIR用FTIR8400S扫描溶剂DCE/DIO或CYH/DIO，然后以其为背景，扫描DEC/EVA或CYH/EVA溶液，得到两种溶剂中EVA的红外吸收谱图。2.5渗透汽化实验见参考文献[7]3结果与讨论3.1CA和EVA的溶剂CA的溶剂通