PVDF膜的亲水改性研究1PPT课件

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2. 等离子体表面接枝改性
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用等离子体处理的高分子膜表面通常由于引入了一
COOH、一NH2等极性基团，亲水性会有明显增强，初期
效果十分明显，但随着时间的延长，等离子体处理在高分
子材料表面形成的极性基团，随着高分子链段的不断运动，
逐渐进入到高分子基体之中去，改性的效果会慢慢衰退，
有些甚至恢复到原来的性能。而等离子体辐照接枝改性则
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3.辐照表面接枝改性
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通过高能射线引发单体聚合，称为辐射聚合。常用的辐射线可分
为γ射线、χ射线、β射线、α射线及中子射线。其中以γ射线的能量最
膜性能与膜材料的性质密切相关。聚偏氟乙烯(PVDF) 是一种半结晶、线型聚合物。PVDF具有良好的热稳定性、 化学稳定性以及机械稳定性等特点，这主要是因为C-F键是 所有与C原子相连的共价键中键能最高、最稳定的化学键， 且F原子的体积效应可以保护内部的C-C键免受外界条件的 攻击。
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一.概述
PVDF的分子结构式为：-CH2CF2-,其分子中-C-F-键 具有很高的键能，C-C键被外面的F原子所包围，因此具 有优良的化学稳定性、热稳定性以及机械稳定性、耐伽 马射线，紫外线辐射等性质但是由于-CH2和-CF2键交替 出现，分子链呈现强极性，可在较低的温度下溶于某些 强极性有机溶剂，是一种性能优良的新型聚合物膜材料 。
表面接枝的三个手段：
紫外光接枝法（UV）改性 等离子体表面接枝改性 辐照表面接枝改性
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1.紫外光接枝法（UV）改性
• 紫外光接枝法（UV）
由于表面光引发接枝聚合具有易控制，产物纯净，可在 较低温度下进行等特点。UV光辐射穿透能力差，反应基本 是在材料表面进行，材料的本体性能不会受到太大的影响 ，并且紫外光照的成本较低；根据表面自由基的产生方式 ，表面光接枝聚合反应大致分为三类：
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一.概述
PVDF存在问题：(1)PVDF的表面能极低，可润湿性很差，具有很 强的疏水性，导致成膜后的水通量较低。(2)PVDF在分离油／水体系 时，污染物易在膜表面和膜孔内吸附，使的膜通量随运行时间的延长 而下降，导致分离性能下降，降低了膜的使用寿命，增加了操作费用 ，制约了其在膜分离领域的应用。其主要原因是PVDF疏水膜表面与 水分子之间没有氢键作用，当疏水溶质靠近膜表面时，排开水是疏水 表面脱水过程，这是一个自发进行的熵增过程，容易发生膜污染。
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会形成稳定的改性膜表面，因被广泛应用于膜的表面改性。
• 通过等离子体技术在膜表面接枝亲水化的长链，使其带上 一定量的功能基团如羰基、羧基等，进而可以继续固定生 物大分子，拓展PVDF膜在生物医用方面的应用。
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2. 等离子体表面接枝改性
• 如通过等离子引发聚合在PVDF多孔膜表面接枝了聚丙烯酸(PAA)，然后通 过碳化二亚胺(EDAC)将肝素共价固定在膜表面，通过血小板粘附实验表明 PVDF的血液相容性明显提高。也可利用等离子体在PVDF膜表面引发接枝 聚合丙烯酸，然后在功能化的膜表面固定造骨细胞。具体反应机理如下所示：
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2. 等离子体表面接枝改性
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等离子体表面处理是在等离子状态下非聚合性气体对高聚物材料
表面作用的物理过程和化学过程。目前已报道应用于等离子体的非聚
合性气体有CF3Cl、NH3、N2、O2、CO2,H2/N2、CF4/O2、空气、
He、Ar等。
• 其中反应性气体02和N2等，非反应性气体包括舡和He等惰性气体。
O2和N2可直接结合到大分子链上，从而改变材料表面的化学组成， 反应中生成了大量的自由基，借助自由基进行连锁反应不仅引入了大 量的含氧基团，如羟基、羧基和羰基，而且氧对材料表面的氧化分解 也起到了刻蚀作用，处理后的表面会发生链的断裂与烧蚀，同时高聚 物和自由基结合会产生表面交联。而非反应性气体Ar和He等惰性气 体的原子不能直接进入到高聚物表面的分子链中，但由于这些气体中 高能粒子轰击材料表面时传递能量，使材料表面产生大量自由基，这 些新生的自由基不仅会发生交联，而且由于其半衰期可达2~3天，因 此能与空气中的氧作用，导致氧结合到大分子链上，引入极性基团。
(2)膜材料本体改性:
直接在制膜材料中引入基团以从根本上改善PVDF的 亲水性，通常是对PVDF原料进行共聚接枝改性，或者采 用共混的方法加入各种添加剂以及一些两亲性共聚物
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二.PVDF分离膜的改性方法
表面改性是从已成型的PVDF分离膜出发，采用表面 涂覆、表面化学处理、表面接枝等方法对PVDF分离膜进 行改性，该技术的特点是不改变膜本体的结构和性质，只 改善膜表面的亲水性、粘接性、生物相容性、抗污染性， 赋予PVDF表面新的功能。
PVDF膜的亲水改性研究
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目录
一.概述
二.PVDF分离膜的改性方法
1.分离膜膜表面改性 2.分离膜材料本体改性
三.PVDF分离膜表面接枝改性
1.紫外光接枝法（UV）改性 2. 等离子体表面接枝改性 3.辐照表面接枝改性
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一.概述
聚偏氟乙烯(PVDF)是市场上应用最广泛的膜材料，但 是由于其本身的疏水特性使其在使用过程中存在通量低， 易污染等问题，而通过接枝或者共混的方法提高膜材料的 亲水性是解决这一问题的关键.
① 自由基链转移法 ② 氢消除反应法 ③ 聚合物辐射分解法
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1.紫外光接枝法（UV）改性
如在自由基链转移法中，安息香类光敏剂是一类常用的 光敏剂，当此光敏剂受UV辐射后，会经历Norrish I 型反应 ，产生两个自由基，见图。在单体浓度很低的情况下，两个 自由基均向聚合物表面转移，产生表面自由基引发接枝聚合 反应，但同时两个自由基也会引发单体产生单体自由基，进 一步生成均聚物。
因此，为了拓展PVDF分离膜的应用，通过改变其物理化学性质 ，赋予其更多的功能，增大膜的亲水性(润湿性)，提高膜的抗污染性 ，对分离膜进行必要的亲水化改性以提高膜综合性能具有重要的意义.
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二.PVDF分离膜的改性方法
PVDF分离膜的改性方法可分为两类： (1)膜表面改性:
通过紫外射线，高能电子束，伽马射线，等离子辐照， 化学处理，表面涂覆等各种方法在已有的膜表面引入各种 极性基团以提高膜表面的亲水性.