膜材料及表面改性复习过程.ppt

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1、膜材料及表面改性2.1.2聚砜类聚砜是一类耐高温强度工程塑料，具有优异的抗蠕变性能，故自双酚A型聚砜（PSf）出现后，即继醋酸纤维素之后发展成为目前最重要、生产量最大的合成膜材料，可用作制备微滤膜和超滤膜，也可用作反渗透和气体分离膜的底膜。（1）双酚型聚砜（PSf）由双酚A的二钾盐与二氯二苯砜在二甲亚砜溶液中经亲核缩聚反应合成，聚砜的玻璃化转变温度为190℃，其制成膜后可在80℃下长期使用，主要用于超滤和气体分离膜。（2）聚醚砜（PES）由双酚S的二钾盐与二氯二苯砜在环丁砜溶液中经亲核缩聚反应合成，聚醚砜的玻璃化转变温度为235℃，是目前首选的可耐蒸汽杀菌的超滤、微滤膜材料。7

2、/31/2021膜材料与膜过程2.1.3聚酰胺类（1）脂肪族聚酰胺代表产品有尼龙6和尼龙66。尼龙6是由己内酰胺在高温下开环聚合而得。尼龙66由己二胺和己二酸缩聚制得。尼龙6和尼龙66的织布和不织布（无纺布）主要用于反渗透膜和气体分离膜的支撑底布。（2）芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺是第二代反渗透膜用材料，只溶于硫酸，故一般不用溶液制膜，而用熔融纺丝制备中空纤维膜，主要用于反渗透。（3）聚酰亚胺聚酰亚胺是一类耐高温、耐溶剂、耐化学品的高强度、高性能材料。聚酰亚胺在气体分离方面表现出较高的选择透过性，尤其是在其结构中引入六氟异亚丙基基团。在酰亚胺氮的位置引入甲基、异丙基或卤素基团，有利

3、于增加聚合物的自由体积，导致气体透过系数增加1~2个数量级。织布：经纱和纬纱相互交错或彼此浮沉的规律不织布：又称无纺布，是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料。7/31/2021膜材料与膜过程2.1.4聚烯烃类（1）聚乙烯低密度聚乙烯：由乙烯在高压下经自由基聚合而得，由于聚合时加入少量CO，故在分子链中有共聚的—CO存在，因此低密度聚乙烯具有高度支化结构，并不是线性聚合物。低密度聚乙烯在拉伸时产生狭缝状微孔，可用来制成微滤膜。低密度聚乙烯熔融纺出的纤维可以压成无纺布，用于超滤膜等的低档支撑材料。高密度聚乙烯：由乙烯在常压Ziegler催化剂（三乙基铝与四氯化钛）作用下经

4、配位聚合而得，基本上属于线性结构，其力学性能优于低密度聚乙烯。高密度聚乙烯产品为粉末状颗粒，经筛分压成管状或板状，在接近熔点烧结可得到不同孔径规格的微滤用滤板和滤芯，也可用作分离膜的制成材料。（2）聚丙烯由丙烯以Ziegler催化剂聚合而得。聚丙烯网是常用的间隔层材料，用于卷式RO组件和卷式气体分离组件。聚丙烯和聚乙烯一样，可经过熔融拉伸制成微孔滤膜，孔的形状为狭缝状。除用于微滤外，也可作为复合气体分离膜的底膜，其组件可用于人工肺（膜式氧合器）。7/31/2021膜材料与膜过程2.1.5乙烯类聚合物乙烯类聚合物是一大类聚合型高分子材料，如聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯等。（1）聚

5、丙烯腈（PAN）单体丙烯腈多从丙烯胺氧化制得，聚合反应可在溶剂中以AIBN（偶氮二异丁腈）为引发剂或氧化还原体系催化剂聚合直接得到聚丙烯腈溶液。聚丙烯腈的重要性仅次于醋酸纤维素和聚砜材料，得到广泛的应用，尤其是作渗透汽化复合膜的底膜。（2）聚乙烯醇（PVA）聚乙烯醇是由聚乙酸乙烯酯水解得到，为水溶性的聚合物。以二元酸等交联的聚乙烯醇是目前唯一获得实用的渗透汽化膜，它和聚乙烯醇底膜的复合膜牢固的占据着用于醇类脱水的渗透汽化膜市场。（3）聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯属于大品种通用塑料，由氯乙烯经自由基引发制备。聚氯乙烯多孔膜是低档的微滤材料。7/31/2021膜材料与膜过程2.1.6

6、含氟聚合物（1）聚四氟乙烯（PTFE）由四氟乙烯（CF2=CF2)在50℃加压下自由基悬浮聚合。聚四氟乙烯以化学惰性和耐溶剂性著称，俗称塑料王。由于其表面张力极低，憎水性很强，用拉伸制孔法制得的PTFE微滤膜不易被堵塞，且极易清洗，在食品、医药、生物制品等行业应用很广。（2）聚偏氟乙烯（PVDF）由单体偏氟乙烯（CH2=CF2)经悬浮聚合或乳液聚合而得。PVDF可溶于非质子极性溶剂制备不对称微滤膜和超滤膜。聚偏氟乙烯材料化学稳定性好，耐γ-射线和紫外线老化，机械强度高，耐热性好，目前在工业中广泛应用。另外PVDF也是用于膜蒸馏和膜吸收等杂化膜过程的理想材料。7/31/2021膜

7、材料与膜过程2.1.7无机和金属类无机和金属材料包括金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料，与聚合物分离膜相比具有如下优点：（1）化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂；（2）机械强度大，承载无机膜或金属膜可承受几十个大气压的外压，并可反向冲洗；（3）抗微生物能力强，不与微生物发生作用，可以在生物工程及医学科学领域中应用；（4）耐高温，一般均可以在400℃下操作，最高可达800℃。不足之处在于造价较高，并且无机材料脆性大，弹性小，给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。7/3