热致相分离制膜方法及其应用

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

Abstract (1)

Key words (1)

引言 (2)

1.热致相分离制膜法 (2)

1.1 热致相分离法简介 (2)

1.2热致相分离制膜步骤 (2)

1.3热致相分离法的优缺点 (2)

1.4热致相分离法孔结构 (3)

2热致相分离法的影响因素 (3)

2.1 聚合物熔融指数对聚烯烃微孔膜结构和性能的影响 (3)

2.2 聚合物初始浓度对膜结构和性能的影响 (4)

2.3 聚合物密度对膜结构性能的影响 (4)

2.4 稀释剂对膜结构和性能的影响 (4)

2.5 成核剂对膜结构和性能的影响 (4)

2.6 冷却速率对膜结构和性能的影响 (5)

2.7 萃取剂对膜结构和性能的影响 (5)

3 热致相分离制膜方法的应用 (5)

3.1应用概况 (5)

3.2应用实例 (5)

3.2.1聚乙烯 (5)

3.2.2等规聚丙烯 (5)

3.2.3聚偏氟乙烯 (6)

3.2.4壳聚糖 (6)

3.2.5乙烯-乙烯醇共聚物 (6)

3.2.6乙烯-丙烯酸共聚物 (6)

3.2.7聚左旋乳酸 (6)

3.2.8其它结晶高聚物 (7)

4国内热值相分离技术的发展 (7)

5热值相分离制膜法的发展趋势 (7)

6 结论 (8)

参考文献 (9)

致谢 (12)

热致相分离制膜方法及其应用

化学工程与工艺专业学生汪俊龙

指导教师武利顺

摘要：热值相分离法是一种新的制备聚合物微孔膜的方法。这种方法步骤较为简单，同时具备很多其它方法不具备的优点，热致相分离法影响因素主要有聚合物的熔融指数聚合物初始浓度、聚合物密度、稀释剂、成核剂、冷却速率、以及萃取剂。这种方法主要用于制备微孔膜，例如：聚乙烯、等规聚丙烯、聚偏氟乙烯、壳聚糖、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚左旋乳酸、还有其它结晶高聚物。热致相分离法与国外研究相比,差距还是不小的.随着研究的深入,这种方法会成为制备微孔膜的主要方法.

关键词：热致相分离法；应用

Thermally Induced Phase Separation and application

Student majoring in Chemistry Engineering and Technology Junlong Wang

Tutor Wu Lishun

Abstract: Thermally Induced Phase Separation is a new method of preparation of polymer membrane. This method is relatively simple steps, along with many other methods do not have the advantages of thermally induced phase separation factors are the initial polymer concentration of polymer melt index, polymer density, thinner, nucleating agent, the cooling rate , And the extraction agent. This method is mainly used for preparation of microporous membranes, such as: polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, chitosan, ethylene - vinyl alcohol copolymer, ethylene - acrylic acid copolymer, poly-L-lactic acid, also There are other crystalline polymers. Thermally induced phase separation with foreign research, the gap is not small. With further research, this method will become the main method of preparation of microporous membranes Key words：thermally induced phase separation；application

引言

根据国际理论与应用化学联合会（IUPAC）给膜的定义为“一种三维结构，三维中的一度(如厚度方向)尺寸要比其余两度小得多，并可通过多种推动力进行质量传递”，该定义在原来定义(“膜”是两相之间的不连续区间周)的基础上强调了维度的相对大小和功能(质量传递)，强调膜的“三维”或“区间”。常见的商业膜有对称膜、微孔膜、非对称膜、荷电膜、液膜、无机膜、分子筛膜、无机－有机杂化膜等[1]。对于这些膜的制备，人们一直都寻找各种制膜方法，微孔膜的制备方法主要有光辐射法（核刻蚀法）、延伸法、添加剂法等，本文主要是讨论热致相法制备微孔膜。热致相分离法于1980年由Castro【2】提出专利，到今天已有31年历史。近几年来，TIPS法制膜工艺有了新的进展，并与其它制膜方法结合开拓新的制膜工艺；研究热点转向采用具有耐高温、抗冲击、耐化学腐蚀、亲水性等优越性能的新材料；研究领域从膜技术学科拓展到医学和生物学科，并取得一定的进展；微孔材料应用领域在扩大，不仅应用于传统的传质分离，而且应用于生活用品，医学的骨组织工程结构材料和生物工程的蛋白质、细胞、细菌提取等。

1热致相分离制膜方法

1.1热致相分离法简介

热致相分离法的英文缩写TIPS，是Thermally Induced Phase Separation的简称.它是1981年由美国A.J.Castro提出的一种新的制备聚合物微孔膜的方法，并申请了专利。它的工艺过程及原理是在聚合物的熔点以上，将聚合物溶于高沸点，低挥发性的溶剂（又称稀释剂）中，形成均相溶液。然后降温冷却。在冷却过程中，体系会发生分相过程。这个过程分两类，一类是固－液相分离（简称S-L相分离），一类是液－液相分离（L-L 相分离）。控制适当的工艺条件，在分相之后，体系形成以聚合物为连续相，溶剂为分散相的两相结构。这时再选择适当的挥发性试剂（即萃取剂）把溶剂萃取出来，从而获得一定结构形状的聚合物微孔膜。

1.2 热致相分离制膜步骤

用热致相分离法制备微孔膜通常可分为以下5步[4]:(1)在一定温度下，按一定比例配制铸膜液。首先要选择一种高沸点、低分子质量的稀释剂，此稀释剂在室温下为液态或固态，升高温度时能与高聚物形成均相溶液。该均相溶液在开涂膜时其温度必须小于稀释剂的沸点，且通常比原料的熔点或玻璃化温度高25~100℃。(2)将上述溶液预制成所需的形状，如薄膜、块状、中空纤维等。(3)溶液在冷却过程中发生相分离并伴随着纤维的固化。(4)一般可用溶剂萃取、减压等方法脱除稀释剂。(5)通常蒸发除去萃取剂，形成微孔结构。

对采用TIPS法制备微孔膜影响的研究很多，关于稀释剂、型号(如分子量、熔体流动速率)、成膜机理、萃取剂、成核剂等对制备微孔膜结构的影响的研究已有详细的论述。

1.3热致相分离法的优缺点

与NIPS法相比，TIPS有许多优点：

1)与传统的非溶剂致相分离法(NIPS)相比，TIPS法适用于常温下溶解性差、甚至由于高度结晶而不溶解的聚合物，因此TIPS法的适用范围更为广泛．

2)TIPS法制膜的成型过程中需要控制的参数少，因此过程更容易实现稳定和连续；制得的膜孔径分布均匀，孔隙率高，强度好．

3)TIPS法制的膜结构形态多样化，更容易满足实际应用的需要[5]