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文檔簡介

1、 框架結構框架結構 研究背景研究背景 研究內容研究內容 結果與分析結果與分析 主要結論主要結論 1 2 3 4 研究背景研究背景 1、水污染嚴重、水資源短缺現(xiàn)狀、水污染嚴重、水資源短缺現(xiàn)狀 2、膜技術的高質、高效、膜技術的高質、高效 3、現(xiàn)有膜材料的短板、現(xiàn)有膜材料的短板 4、PTFE膜材料的優(yōu)勢膜材料的優(yōu)勢 u 制膜工藝制膜工藝 1、NIPS法(浸沒沉淀相轉化法)法(浸沒沉淀相轉化法) 材料:材料:CA及其衍生物、及其衍生物、PVDF、 PSF、PAN(聚丙烯腈)(聚丙烯腈) 特點:可以完全溶于有機溶劑,特點:可以完全溶于有機溶劑, 并且在非溶劑中析出。并且在非溶劑中析出。 優(yōu)點:制備工藝條

2、件容易控制,優(yōu)點:制備工藝條件容易控制, 配方多樣化配方多樣化 缺點:需要調整的條件多,使用缺點:需要調整的條件多,使用 大量有機溶劑,污染環(huán)境,成品大量有機溶劑,污染環(huán)境,成品 必須在水中保存,強度差。必須在水中保存,強度差。 研究背景研究背景 研究背景研究背景 u 制膜工藝制膜工藝 2、TIPS法(熱致相分離法)法(熱致相分離法) 材料:材料:PP、PVDF 特點:找到熔融狀態(tài)下可以完全混特點:找到熔融狀態(tài)下可以完全混 熔的液態(tài)稀釋劑。熔的液態(tài)稀釋劑。 優(yōu)點:熱法加工強度高,生產效率優(yōu)點:熱法加工強度高,生產效率 高,適合大批量生產,對環(huán)境影響高,適合大批量生產,對環(huán)境影響 小。小。 缺點

3、:熔融加工條件控制較難,對缺點:熔融加工條件控制較難,對 性能控制較差性能控制較差 研究背景研究背景 u 制膜工藝制膜工藝 3、熔融法、熔融法 材料:材料:PP、HDPE、PVDF 特點:結晶聚合物,可加工成硬彈特點:結晶聚合物,可加工成硬彈 性材料。性材料。 優(yōu)點:成本低,對環(huán)境污染小,制優(yōu)點:成本低,對環(huán)境污染小,制 備工藝較簡單。備工藝較簡單。 缺點:合適的材料少,孔隙率低,缺點:合適的材料少,孔隙率低, 對微孔控制較難。對微孔控制較難。 研究背景研究背景 u 制膜工藝制膜工藝 4、糊料擠出拉伸法、糊料擠出拉伸法 材料:材料:PTFE 特點:不溶于任何溶劑,無法熔融特點:不溶于任何溶劑,

4、無法熔融 加工,冷擠出可以拉伸出纖維。加工,冷擠出可以拉伸出纖維。 優(yōu)點:強度高、耐溶劑好、耐高低優(yōu)點:強度高、耐溶劑好、耐高低 溫,無污染,通量大,截留效果好。溫,無污染,通量大,截留效果好。 缺點:加工參數(shù)多,且難控制孔徑。缺點:加工參數(shù)多,且難控制孔徑。 研究內容研究內容 1、制備出高性能PTFE膜材料 2、探索制備工藝、結構、性能的關系 3、探索控制微孔孔徑的方法 工藝條件對微孔大小和均勻性的影響 微孔結構與微孔大小的關系 制備工藝對結晶度的影響 結晶度與力學性能的關系 研究概述研究概述 - 聚四氟乙烯的英文名稱是聚四氟乙烯的英文名稱是 polytetrafluoroethepolyt

5、etrafluoroethe nene, ,簡稱是簡稱是PTFEPTFE。聚四氟乙烯是一種有白色蠟狀感。聚四氟乙烯是一種有白色蠟狀感 覺的直鏈晶型熱塑性材料,表面手感光滑,其制品覺的直鏈晶型熱塑性材料,表面手感光滑,其制品 表觀隨其結晶度不同呈透明或不透明狀態(tài),一般是表觀隨其結晶度不同呈透明或不透明狀態(tài),一般是 結晶度越高透明性越差。聚四氟乙烯的結構式及分結晶度越高透明性越差。聚四氟乙烯的結構式及分 子結構如圖:子結構如圖: -圖中可以看出:圖中可以看出:PTFEPTFE具有高分子長鏈結構,無直鏈,分子鏈高度規(guī)整,大分具有高分子長鏈結構,無直鏈,分子鏈高度規(guī)整,大分 子兩側全部為子兩側全部為C

6、-FC-F鍵,每個碳原子連接兩個氟原子完全對稱。這兩種元素以共鍵,每個碳原子連接兩個氟原子完全對稱。這兩種元素以共 價鍵相結合且具有較高鍵能,是一個非常穩(wěn)定的結構。價鍵相結合且具有較高鍵能,是一個非常穩(wěn)定的結構。PTFEPTFE中的氟原子排列起中的氟原子排列起 來可以把碳原子屏蔽保護起來,分子鏈難以遭到破壞。而又由于氟原子之間相來可以把碳原子屏蔽保護起來,分子鏈難以遭到破壞。而又由于氟原子之間相 互排斥,使整個大分子鏈呈螺旋結構。互排斥,使整個大分子鏈呈螺旋結構。 1. 1. 聚四氟乙烯的結構聚四氟乙烯的結構 研究概述研究概述 成膜原理成膜原理 PTFEPTFE顆粒受到定向的力的作用下,會重新

7、取向,并兩個相鄰的顆粒受到定向的力的作用下,會重新取向,并兩個相鄰的 顆粒在力作用下會形成微纖維(壓坯顆粒在力作用下會形成微纖維(壓坯過程)。拉伸過程)。拉伸過程中微纖維被過程中微纖維被 拉出,形成特殊的結點和纖維的結構,同時強度拉出,形成特殊的結點和纖維的結構,同時強度提高。拉伸提高。拉伸后具有后具有 回縮性,在張力作用下燒結可以使結點和纖維結構固定回縮性,在張力作用下燒結可以使結點和纖維結構固定下來。下來。 研究概述研究概述 制備工藝制備工藝 研究思路研究思路 Doc. number 制備工藝結構 性能表征應用 微孔結構 取向結構 結晶結構 原料選擇 擠出工藝 拉伸工藝 燒結工藝 涂覆工藝

8、 力學性能 微孔性能 通水性能 泡點法測試微孔孔徑 斷裂強度表征力學性能 SEM觀察微孔結構 通量表征通水性能 污水處理 通量大 強度高 孔徑分布均 勻且可控 論文要點論文要點 一、一、原料及配比 1. 聚合物及助劑 牌號SSGParticle Size(m)RR F2052.169550150 F1062.158560300 助劑名稱型號沸程()密度(g/cm3) 石油醚901200.670.7 石蠟油3000.83 液態(tài)硅油3000.96 溶劑油埃克森美孚Isopar163-1760.748 F205F106 編號編號12345 配比100:16100:18100:19100:20100:

9、22 2、配比選擇 論文要點論文要點 二、擠出成型壓縮比 樣品編號長徑比壓縮比平均斷裂強度平均斷裂伸長率 184:31004.4135.75 284:31356.4125.68 2.1500 2.2000 2.2500 2.3000 2.3500 2.4000 2.4500 050100150 密度密度 g/cm 距離距離 cm 1 2 樣品 論文要點論文要點 二、擠出成型長徑比 樣品編號長徑比壓縮比斷裂強度斷裂伸長率 145:31356.0228.42 284:31356.41 25.68 3120:31356.27 26.91 論文要點論文要點 0 20 40 60 80 100 120

10、140 160 7 8 9 10 11 12 150200250300 斷裂伸長率(斷裂伸長率(%) 斷裂強度(斷裂強度(MPa) 拉伸溫度(拉伸溫度() 斷裂強度 斷裂伸長率 三、拉伸成孔 1、拉伸條件控制:拉伸溫度 (m) 論文要點論文要點 170220250 2、拉伸條件控制:拉伸速度 (m) 論文要點論文要點 100mm/min200mm/min400mm/min 3、拉伸條件控制:拉伸倍率 (m) 論文要點論文要點 100%200%300% 樣品拉伸率 (%) 熔融熱焓H (j/g) 結晶度Xc (%) 基膜64.5893.55 10062.9891.24 20057.5683.38

11、 30051.9375.29 拉伸溫度 () 熔融熱焓H (j/g) 結晶度Xc (%) 基膜64.5893.55 17056.3983.38 22049.0272.47 25043.1763.82 28036.0953.36 4、拉伸工藝對聚合物結晶度的影響(DSC法) 論文要點論文要點 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 101214161820222426283032 Intensity(Counts) Two-Theta(deg) 220拉伸 250拉伸 4、拉伸溫度對聚合物結晶度的影響(XRD法) 論文要點論文要點 5

12、、拉伸過程對取向的影響(拉曼偏振光法) 論文要點論文要點 6、燒結溫度、燒結時間與燒結度的關系 論文要點論文要點 燒結4min 345 7、燒結條件控制:燒結度 論文要點論文要點 0 5 10 15 20 25 02468 占百分比(占百分比(%) 孔徑(孔徑(m) 涂覆前 涂覆后 編號涂覆前通量(L/(*s)涂覆后通量(L/(*s) 113651025 21365852 8、涂覆工藝對微孔分布和純水通量的影響 論文要點論文要點 結論結論 調整原料分子量、助劑種類、原料助劑配比、擠出溫度、擠出速度、擠出調整原料分子量、助劑種類、原料助劑配比、擠出溫度、擠出速度、擠出 口模參數(shù)、拉伸溫度、拉伸速

13、度、拉伸倍率、燒結溫度和燒結時間等工藝參數(shù),口模參數(shù)、拉伸溫度、拉伸速度、拉伸倍率、燒結溫度和燒結時間等工藝參數(shù), 對膜材料的斷裂強度、密度分布、通量、截留率等性能進行測定分析,經過測對膜材料的斷裂強度、密度分布、通量、截留率等性能進行測定分析,經過測 試和評估,結果表明:分子量為試和評估,結果表明:分子量為800萬的萬的F106作為原料可以提高基膜斷裂強度;作為原料可以提高基膜斷裂強度; 選用選用IsoparH溶劑油作為助劑,基膜易于擠出,且強度大;當樹脂助劑比為溶劑油作為助劑,基膜易于擠出,且強度大;當樹脂助劑比為 100:19時,擠出基膜強度最大,上升或降低配比均會導致強度下降;擠出最佳

14、時,擠出基膜強度最大,上升或降低配比均會導致強度下降;擠出最佳 溫度為溫度為5070;擠出口模最佳參數(shù)選擇為錐度;擠出口模最佳參數(shù)選擇為錐度50,長徑比為,長徑比為135,壓縮比,壓縮比 為為84:3,此時制備的基膜強度大,均勻性好;拉伸最佳溫度為,此時制備的基膜強度大,均勻性好;拉伸最佳溫度為250,拉伸最,拉伸最 佳速度為佳速度為400mm/min,拉伸最佳倍率為,拉伸最佳倍率為400%;燒結最佳溫度為;燒結最佳溫度為345,此溫度,此溫度 下燒結最佳時間為下燒結最佳時間為2min。采用乳液涂覆和平板膜涂覆均可以達到孔徑控制的目。采用乳液涂覆和平板膜涂覆均可以達到孔徑控制的目 的,但會影響

15、純水通量,涂覆控制孔徑的方法可以繼續(xù)深入研究。的,但會影響純水通量,涂覆控制孔徑的方法可以繼續(xù)深入研究。 結論結論 1、SEM觀察內表面觀察發(fā)現(xiàn),聚四氟乙烯中空纖維膜微孔結構是纖觀察內表面觀察發(fā)現(xiàn),聚四氟乙烯中空纖維膜微孔結構是纖 維維結點的結構不斷重疊。結點的結構不斷重疊。 2、孔徑分布和孔徑分布和SEM對比結果表明,纖維數(shù)量的多少會直接影響孔徑大對比結果表明,纖維數(shù)量的多少會直接影響孔徑大 小,纖維數(shù)量越多,孔徑越小,截留效果越好。小,纖維數(shù)量越多,孔徑越小,截留效果越好。 3、對比、對比SEM和結晶度得知,拉伸過程中對微孔的影響是兩種作用的結和結晶度得知,拉伸過程中對微孔的影響是兩種作用的結 果,一方面拉伸會產生纖維,一方面高溫會導致纖維融結。果,一方面拉伸會產生纖維,一方面高溫會導致纖維融結。 4、中空纖維膜的結晶度中空纖維膜的結晶度和和SEM對比對比結果表明,在未燒結情況下結晶度結果表明,在未燒結情況下結晶度 與纖維量呈反比關系,與纖維量呈反比關系,此時此時纖維的拉出破壞了結晶結構導致結晶度的下降纖維的拉出破壞了結晶結構導致結晶度的下降; 燒結后,纖維的融

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