tips法ipp及ippnano-sio,2中空纤维微孔膜制备及拉伸研究

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1、天津大学硕士学位论文TIPS法iPP及iPP/nano-SiO<,2>中空纤维微孔膜制备及拉伸研究姓名：周蕾申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李凭力20090601摘要本文对TIPS法成型的iPP中空纤维进行拉伸处理，以改善膜表面皮层结构，增大膜孔尺寸，提高膜渗透性能及力学性能。研究中选择不同拉伸温度(T。)及拉伸比(妒)对膜丝进行拉伸，经溶剂萃取、热定型后成膜。研究结果表明，经拉伸后膜表面孔尺寸及孔密度增大，膜内形成狭长孔结构；TS为140℃，(p为1．6的条件下制备的iPP中空纤维膜纯水通量及力学性能

2、最优。此条件下，膜纯水通量为530L／(m2．h·bar)，相对于未拉伸的膜提高了286．9％。膜的拉伸强度为6．86MPa，相对于未拉伸膜提高了298．8％。此外，本文将纳米Si02添加到iPP／DBP／DOP铸膜液体系中，制备出TIPS法iPP／nano．Si02杂化中空纤维膜。DSC测试结果表明：纳米Si02起成核作用，铸膜液体系结晶峰温度升高、结晶温度范围变宽、结晶度增大，球晶颗粒变得细小而均匀。XPS测试结果表明，纳米Si02向膜表面迁移富集，使膜亲水性有所改善。当纳米Si02添加量0为1％时，膜性能最

3、优，膜纯水通量为167L／(m2一hbar)，相对于纯PP膜提高了18％；膜拉伸强度为4．45MPa，相对于纯PP膜提高了158．7％。研究发现，膜外表面皮层结构为影响膜渗透性能的主要因素，因此，实验中选择0为1％的iPP／nano．Si02杂化膜，在Ts为140℃，(p为1．6的条件下进行拉伸。结果显示，与未拉伸的iPP／nano．Si02杂化膜相比，拉伸后膜纯水通量提高了323．4％，达到707L／(m2．h·bar)；膜拉伸强度提高了51％，为6．72MPa。研究表明：对于纯PP膜及iPP／nano．Si0

4、2杂化膜而言，在适当的拉伸温度及拉伸比下对膜丝进行拉伸，均可增大膜孔尺寸及孔密度，显著提高膜纯水通量。经拉伸作用后，分子取向排列，可显著增大膜拉伸强度。纳米Si02的加入影响铸膜液体系相分离过程，聚合物贫相生长聚并时间延长，膜孔径增大，纯水通量增大；由于Si02粒子可引发终止微裂纹，诱导基体树脂屈服形变，细化iPP球晶晶粒，因此膜力学性能得到提高。关键词t等规聚丙烯中空纤维微孔膜热致相分离拉伸纳米二氧化硅ABSTRACTInthisresearch，theiPPmembraneispreparedbytherma

5、llyinducedphaseseparationwithstretchingfollowed．Theeffectofbothstretchingtemperature(Ts)andstretchingratio(Q)oniPPmembranemorphologyandpropertieswasinvestigated．ItwasindicatedthattheiPPmembraneshowssupremesynthesispropertieswhenthestretchingtemperatureis140"C

6、andstretchingratiois1．6．Onthisoccasion，thepurewaterfluxandthetensilestrengthofmembraneare530L／(m2．h·bar)and6．86MPa．Comparewiththemembranewithoutstretching．theyareraisedto286．9％and298．8％respectively．Additionally,nano-Si02particleswereaddedintoternarysolutionof

7、iP只DBPandDOPwhichusedtoprepareiPP／nano-Si02hollowfibermembranebyTIPS．Theeffectofnano-Si02onbothcrystallizationbehaviorsofiPP／DBP／DOP／Si02systemandmorphologyandperformanceofmembraneswereinvestigated．ResultsofDSCshowthatnano-Si02actsasanucleationagentiniPP／DBP／

8、DOP／Si02system．thusupgradingthecrystaltemperature，crystaltemperaturescopeandcrystaldegree．Moreover,thespherulitesofthecrystalbecomesmallandeven．ResultsofXPSindicatethattheimprovementofhyd