聚乙烯醇薄膜研究进展

研究发现与聚乙烯醇 壳聚糖共混膜（
）膜
相比，本实验制得的（
） 共混膜
的分离因子与渗透通量都有所改善。
清华大学的王保国［ ］等人根据聚乙烯醇的高
阻隔性还研究了可透水渗透膜：将聚丙烯腈溶于
二甲基甲酰胺中，制成纺丝溶液，静置脱泡后采用
干 湿纺工艺制成中空纤维超滤膜。然后将
于壳聚糖混合物涂到中空纤维表面，制成所需薄
复合膜呈现与低温
膜 相 似 的 特 征。
的加入并不影响 的结晶，但可以增强复
合膜的强度，其机械强度的变化规律仍受 结
晶程度的影响；（ ）复合膜皂化后可大大改善膜
的吸水性。高温皂化对复合膜中 的结晶影
响不大，皂化后的膜吸水性规律仍随冷冻程度变
化。
四川联合大学高分子研究所的曾祥成［ ］等
人对高速搅拌对淀粉 聚乙烯醇共混制成可降解
透性是在 的一个因子内，这与理论是一致的。
这些结果表明嵌入 的聚合物薄膜有作为实际
污染物阻挡层的潜能。
和
认为目前对膜进行永
久性改性的研究焦点是发展复合膜，用水凝胶改
性 膜是远未开发的领域。他们将不同厚度的
聚乙烯醇（ ）水凝胶层涂覆在再生纤维素膜表
面制得复合超滤膜。结果证明聚乙烯醇（ ）水
凝胶层大大阻止了蛋白质的吸附。而且根据纯水
性、膜对污染物的阻挡、导电性、阻醇性、物质的选择性等不同方面，介绍了近几年来国内外的科研单位
采用各种不同的研究方式对聚乙烯醇薄膜的各种性能进行研究的情况。可知目前国内外对聚乙烯醇薄
膜的研究十分活跃。
关 键 词： 聚乙烯醇薄膜；截留率；分离系数；耐老化；渗透性
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文章编号：
（）
聚乙烯醇（ ）［ ］是目前高聚物中唯一具有
分离因 子 和
的渗透速率。这个结果表
明填充! 环糊精的 薄膜有效改善了渗透汽 化性能，特别是在分离因子方面。
大学的
和
纺织
研究协会的
［ ］合作对气态等离子体处
理的 薄膜的渗透汽化性的研究。在气态等
离子体中无孔的 薄膜被改性来提高对水
异丙醇混合物的分离效率。在等离子体加工后，
渗透汽化分离过程的方法被采用来确定选择渗透
反渗透复 合 膜。 这 种 膜 在
、
下对
为的
溶液截留率大于 。
中南大学也对聚乙烯醇 醋酸纤维素共混超
滤膜的制备与性能进行了研究［ ］：他们用 、
、冰醋酸、水按一定配方配制成铸膜液，采用转
相法制备 超滤膜。结果表明：在聚合物总含
量一定的情况下，随着 含量的增加，所制膜的
透液速率增加，但其对乳化油珠的截留率随之而
水溶性者，以它为原料生产的维纶又是来自百度文库前合成
纤维中性能最接近棉花者。聚乙烯醇（ ）应用
广 泛，除 了 作 维 纶 的 原 料 外，非 纤 维 用 途 日 益 广
泛，如可用作纸张加工剂、粘合剂、涂料、薄膜、乳
化剂 和 分 散 剂、汽 车 和 建 筑 材 料 等。聚 乙 烯 醇
（ ）挤模制品可代替聚苯乙烯。国外已开发出
透汽化反 应 器 和 持 续 搅 拌 渗 透 汽 化 油 罐 进 行 模
拟。研究表明 薄膜对乙酸甲酯和乙酸有高
的分离因子，对甲醇有低的分离因子。
浙江大学队的陈欢林，程丽华对丙烯酸酯共
聚物（
）聚乙烯醇共混物渗透气化膜
进行了研究［ ］，通过将一定量的丙烯酸及其酯类
共聚物与聚乙烯醇共混，静止脱泡后制成复合膜，
新思路，即将其视为优先透过质子的醇 质子分
离膜。借鉴膜分离，特别是渗透蒸发在醇 水分
对污染物抑制来说，含有 的 薄膜作为模
型阻挡层已经被发展和测试。四氯化碳、 、
硝基苯、 对硝基苯乙酮、 被选来做模型
污染物。对 、四氯化碳而言与纯 薄膜相
比，对 、氯化碳而言，
薄膜可增加穿
透滞后时间超过 倍，对硝基苯、 对硝基苯
乙酮这些化学计量上需要更多离子和对 薄
膜有更高的渗透性的离子而言，它的滞后时间更
的截留率略有提高。
! " 对膜分离方面的研究
在对膜分离系数的研究方面
张贵宝，付圣权，张可达等人对碱金属离子改
性聚乙烯醇渗透气化膜进行研究［ ］。提出在接枝
马来酸酐的 溶液中分别加入一定量的碱金
属离子 、 、 后成膜，空气中自然干燥
，在
烘箱中加热 。得出加入盐类的
膜都不同程度的增加了透量，与此同时，对于高浓
性。薄膜被暴露在等离子的气体、氮气、氧气中
，同时，对于水 异丙醇共沸混合物的分
离它们的性能在 被估计。对 薄膜的改
性来说，对于获得的 薄膜的改性最佳处理时
间被特别的用来进一步研究在被选择的水 异丙
醇浓度范围之外的渗透汽化性能。在这个阶段，
分离过程在温度为 和 时进行。这改性
薄膜由
的光谱测定、使用 的热力
膜。研究表明，随着进料温度升高，膜的渗透通量
和分离因子都呈上升趋势，同时用多元醛对复合
膜进行交联改性，可以明显增强膜的耐水性。
、
、、
［ ］等为
了对异构二甲苯的分离，对 薄膜通过渗透汽
化填充 ! 环 糊 精 的 研 究。通 过 制 备 一 种 含 水
膜液和! 环糊精低聚体来制备填充! 环
糊精。这种薄膜与戊二醛交联 。! 环糊精在
学分析、广角 射线衍射来表现其特征。人们已
经发现，氮离子体加工诱导产生膜表面的交联导
致了薄膜分离性能有效的提高。
大学的
，
［ ］等人聚丙烯腈接枝 （
）薄膜 对 二 甲 基 甲 酰 胺 和 水 混 合 物 的 渗 透 汽
化分离性能进行了研究。 以及它的接枝共聚
物薄膜（
）被制备和通过渗透汽化技
术来分离水和二甲基甲酰胺混合物。随后 种薄
的薄膜进行研究，发现淀粉 共混体系经高速
搅拌 后 可 形 成 均 匀 薄 膜，高 速 搅 拌 的 力 作 用 使
与淀 粉 都 发 生 的 明 显 的 力 降 解。 对 淀 粉 而
言，主要是打断了支链淀粉，增加了直链淀粉的含
量；对共混体系而言，淀粉在 中的分散状态
得到大大改善，使淀粉与 相互作用增强，这
小。由于 缓 慢 的 反 应， 的 影 响 甚 至 比
还要小。基于在水合之前的干膜的含量，
的离子与 反应消耗掉和 的离子与
四氯化碳反应消耗掉。相似的
、、
的离子分别与硝基苯、 对硝基苯乙酮、
反应消耗掉。当薄膜水合时离子的损失被考虑，
那么这些百分比将是原来的 倍。对于纯
薄膜的渗透性而言，在穿透后
薄膜的渗
数。
中国科学院上海原子核研究所新技术中心的
施柳青、卞晓锴、陆晓峰对聚乙烯醇复合纳滤膜的
性能进行了研究［ ］：主要是采用聚乙烯醇作为膜
材料涂敷于基膜上制得纳滤膜，经过研究发现此
聚乙烯醇复合纳滤膜具有较好的耐酸碱性和耐氧
化性。
在光学研究方面
华南理工大学的左亚曼，邱万奇，刘正义，龚
建勋［ ］研究了用两种工艺制备 偏光膜的性
这种耐污染膜可以反复使用，交联程度对这种水
凝胶层影响不大。作者认为 过程中水通量的
衰减可能是由蛋白质在水凝胶层表面形成的可逆
吸附层控制的。由于水凝胶层表面对蛋白质具有
最小吸附性，故发生的不可逆污染现象（纯水通量
恢复程度不能达到
）与再生纤维素支撑膜
有关，具有较薄水凝胶涂层的复合 膜表面的
不可 逆 蛋 白 吸 附，实 际 发 生 于 下 部 的 支 撑 体 表
面［ ］。
! " 在导电方面 刘皓、谢洪泉［ ］等人对聚苯胺 聚乙烯醇导
电复合膜的制备及性质进行了研究，并且还提出
了用化学氧化法制备导电复合膜的方法：将
薄膜放在苯胺的盐酸溶液中浸泡一段时间，然后
在搅拌下加入过硫酸铵的盐酸溶液，室温下聚合
，在经过后续处理得到所需的复合膜，结果表
明：对于相同的投料次序而言， 薄膜在先投入
的反应液中预浸泡的时间越长，所得复合膜的导
电率越大，其他机械性能相差不大；如果在反应液
中预浸泡时间相同，但采用不同的投料次序，则采
用（
苯胺 过硫酸铵）所得复合膜电导率高
于采用（
过硫酸铵 苯胺）的复合膜的。
! # 在阻醇方面 天津大学的吴洪［ ］等人对聚乙烯醇膜的阻
醇及导电 性 能（ ! ）戊 二 醛 交 联 聚 乙 烯 醇 膜 的 研 究，提出了从膜分离角度看待阻醇质子导电膜的
通量恢复程度，说明水凝胶层厚度大于 ! 的复
辽宁化工
年月
合膜在 过程中再生纤维素表面的不可逆污染
大大减少，通量恢复程度可接近
。然而较
厚 的 水 凝 胶 层 增 加 了 水 利 阻 力，降 低 了 水 通 量。
为此可在不同应用场合，通过调整水凝胶层厚度
使水通量和耐污染程度达到最优化。由于这种水
凝胶层表面可逆的蛋白质污染层可以去除，所以
含水溶液高溶涨。 比 有更高的选择性，
在
薄膜上比在全氟磺酸离子交换
膜有更高的渗透性，这主要是由于
膜比
有 更 高 的 离 子 交 换 能 力 和 溶 解 能 力。 当
在进料气体中的部分压力是
时它的
最大选择性超过 。
对膜对污染阻挡方面的研究
、
、
和
［ ］等人对聚合物薄膜
含 进行研究，其中 作为污染物的隔离层。
（甲基丙烯酰氧基） ，，， 四甲基哌啶醇酯
（ ）作为单体在聚乙烯薄膜（
）表 面 进
行液 固相光接枝聚合以改善其光稳定化性能，
研究发现：用
样品膜的光稳定
化性能与接枝率有密切关系，在一定范围内，抗光
第 卷第 期
陈来鹏：聚乙烯醇薄膜研究进展
氧化行为随接枝率的增加而提高。
样品膜表现出良好的光稳定性，经
以上的紫外光氧化降解实验仍保持很低的黄度指
膜被制备： （ ）纯 薄膜；（ ） 接枝（
）薄膜；（ ） 接枝（
）
薄膜。在进料混合物保持
水的情况
下渗透汽化分离实验在温度为
下进行。通
过输送数据的使用，渗透通量、分离选择性、溶涨
指数和扩散系数就可以被计算。
鉴于分离选择性在纯的 薄膜上有少许
的增加那么通过增加薄膜的接枝，通量就会减少。
通过使用在 ， ， 获得的通量数据和
第 卷第 期
辽宁化工
，
年月
，
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
专
论
与
聚乙烯醇薄膜研究进展
综
述
陈来鹏
（中北大学 塑料研究所，山西 太原
）
摘
要： 从聚乙烯醇薄膜的截流率、膜分离系数、耐老化性、光学性能、力学及吸水性能、气体渗透
聚合度
，甚至高达
的聚乙烯醇
（ ），也有聚合度
的聚乙烯醇（ ）以及
醇解度
（ ）的聚乙烯醇（ ）。
聚乙烯醇薄膜研究现状
! ! 在研究膜的截留率方面
和
［ ］等将聚乙烯醇（ ）和
水溶性聚甲基乙烯醚
顺丁烯二酸酐混合溶
液涂在平板式不对称 底膜上，经
热处
理
使聚乙烯醇（ ）和聚甲基乙烯醚
顺丁烯二酸酐以酯键交联制得聚乙烯醇（ ）
能，试验结果表明，制备过程中加入镍、钴元素，偏
光膜的垂直于拉伸轴单片透光率曲线及 片垂直
组合透光率曲线的波峰值降低、左移。且加入镍、
钴元素后，偏光膜的单片透光率、单片偏光系数及
组合偏光率增加。
对力学和吸水性方面的研究
广州机电工程研发中心的邓晓玲和湘潭大学
的邹新禧［ ］对
复合弹性膜在低温下的
制作及性能进行研究，研究发现：（ ）低温
扩散数据，在质量为 水包含进料混合物的情
况下，牵 引 过 程 的
火化参数可以被计
算。根据吸收 扩散理论迁移参数被讨论。
! " 在耐老化方面
汕头大学的刘晓暄、解令海、张伟群、徐严平、
吴光国［ ］研究用
接枝聚乙烯醇的办法来
提高 薄膜的耐光氧化性［ ］，以二苯甲酮为光
引发剂，实现 了 反 应 型 受 阻 胺 哌 啶 醇 衍 生 物
减小。
中国科学院上海原子核研究所新技术中心的
施柳青、卞晓锴、陆晓峰对聚乙烯醇复合纳滤膜的
性能进行了研究［ ］：主要是采用聚乙烯醇作为膜
材料涂敷于基膜上制得纳滤膜，研究发现该膜随
着压力的增加，对
的截留率也增加，该膜
经过累计 的运行后，在
操作压力下
测试的通量可以得知，膜的通量下降趋势不明显，
而对截留物质
都有利于淀粉 共混薄膜的力学性能、透明度
与耐水性的提高。
在对气体渗透性方面
技术学院的
和
与
大学的
和
［ ］合作对为方便 的迁移而制备的聚
丙烯酸（ ）聚乙烯醇（ ）薄膜：其中 的
载体是被单质子化的 ， 乙二胺，并且此载体
是由离子交换被引入薄膜中的。此种薄膜离子交
换的能力是
，它比全氟磺酸离子交换膜
（ ） 的离子交换能力来得高。此膜能被
度乙醇溶液，当盐类浓度小于 时分离系数均
有提高的趋势，之后分离系数下降；对于低浓度乙
醇溶液，当膜中盐类含量增加时，其分离系数一直
曾下降趋势。
、，
、
收稿日期： 作者简介： 陈来鹏（
），男，在读硕士研究生。
辽宁化工
年月
和
， ［ ］等人在使用超过
的动力学参数和渗透参数来对
薄膜分别在半间歇式渗透汽化反应器、活塞流渗
这种薄膜中的质量分数是
。通过渗透汽化
这种膜被用来对 二甲苯 二甲苯混合物进
行分离。在这种薄膜中，基于吸收平衡的实验可
以得到溶解度和分散系数。与 薄膜相比，在
填充! 环糊精的 薄膜中， 二甲苯和
二甲苯的分散系数分别从
，
下降到
，
。扩散选择性从 下降到 。对
于 二甲苯进料质量分数为
，通过填充!
环糊精的 薄膜在 时可以得到 的