高性能聚四氟乙烯中空纖維膜制備及表征演示文稿

高性能聚四氟乙烯中空纖維膜制備及表征演示文稿本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分優(yōu)選高性能聚四氟乙烯中空纖維膜制備及表征本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分框架結(jié)構(gòu)研究背景研究?jī)?nèi)容結(jié)果與分析主要結(jié)論1234本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究背景1、水污染嚴(yán)重、水資源短缺現(xiàn)狀2、膜技術(shù)的高質(zhì)、高效3、現(xiàn)有膜材料的短板4、PTFE膜材料的優(yōu)勢(shì)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分制膜工藝1、NIPS法（浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)化法）材料：CA及其衍生物、PVDF、PSF、PAN（聚丙烯腈）特點(diǎn)：可以完全溶于有機(jī)溶劑，并且在非溶劑中析出。優(yōu)點(diǎn)：制備工藝條件容易控制，配方多樣化缺點(diǎn)：需要調(diào)整的條件多，使用大量有機(jī)溶劑，污染環(huán)境，成品必須在水中保存，強(qiáng)度差。研究背景本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究背景制膜工藝2、TIPS法（熱致相分離法）材料：PP、PVDF特點(diǎn)：找到熔融狀態(tài)下可以完全混熔的液態(tài)稀釋劑。優(yōu)點(diǎn)：熱法加工強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境影響小。缺點(diǎn)：熔融加工條件控制較難，對(duì)性能控制較差本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究背景制膜工藝3、熔融法材料：PP、HDPE、PVDF特點(diǎn)：結(jié)晶聚合物，可加工成硬彈性材料。優(yōu)點(diǎn)：成本低，對(duì)環(huán)境污染小，制備工藝較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：合適的材料少，孔隙率低，對(duì)微孔控制較難。本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究背景制膜工藝4、糊料擠出拉伸法材料：PTFE特點(diǎn)：不溶于任何溶劑，無(wú)法熔融加工，冷擠出可以拉伸出纖維。優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、耐溶劑好、耐高低溫，無(wú)污染，通量大，截留效果好。缺點(diǎn)：加工參數(shù)多，且難控制孔徑。本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究?jī)?nèi)容1、制備出高性能PTFE膜材料2、探索制備工藝、結(jié)構(gòu)、性能的關(guān)系3、探索控制微孔孔徑的方法工藝條件對(duì)微孔大小和均勻性的影響微孔結(jié)構(gòu)與微孔大小的關(guān)系制備工藝對(duì)結(jié)晶度的影響結(jié)晶度與力學(xué)性能的關(guān)系本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究概述聚四氟乙烯的英文名稱(chēng)是polytetrafluoroethene,簡(jiǎn)稱(chēng)是PTFE。聚四氟乙烯是一種有白色蠟狀感覺(jué)的直鏈晶型熱塑性材料，表面手感光滑，其制品表觀隨其結(jié)晶度不同呈透明或不透明狀態(tài)，一般是結(jié)晶度越高透明性越差。聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)式及分子結(jié)構(gòu)如圖：圖中可以看出：PTFE具有高分子長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，無(wú)直鏈，分子鏈高度規(guī)整，大分子兩側(cè)全部為C-F鍵，每個(gè)碳原子連接兩個(gè)氟原子完全對(duì)稱(chēng)。這兩種元素以共價(jià)鍵相結(jié)合且具有較高鍵能，是一個(gè)非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。PTFE中的氟原子排列起來(lái)可以把碳原子屏蔽保護(hù)起來(lái)，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(gè)大分子鏈呈螺旋結(jié)構(gòu)。1.聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究概述成膜原理

PTFE顆粒受到定向的力的作用下，會(huì)重新取向，并兩個(gè)相鄰的顆粒在力作用下會(huì)形成微纖維（壓坯過(guò)程）。拉伸過(guò)程中微纖維被拉出，形成特殊的結(jié)點(diǎn)和纖維的結(jié)構(gòu)，同時(shí)強(qiáng)度提高。拉伸后具有回縮性，在張力作用下燒結(jié)可以使結(jié)點(diǎn)和纖維結(jié)構(gòu)固定下來(lái)。本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究概述制備工藝本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分研究思路Doc.number制備工藝結(jié)構(gòu)性能表征應(yīng)用微孔結(jié)構(gòu)取向結(jié)構(gòu)結(jié)晶結(jié)構(gòu)原料選擇擠出工藝?yán)旃に嚐Y(jié)工藝涂覆工藝力學(xué)性能微孔性能通水性能泡點(diǎn)法測(cè)試微孔孔徑斷裂強(qiáng)度表征力學(xué)性能SEM觀察微孔結(jié)構(gòu)通量表征通水性能污水處理通量大強(qiáng)度高孔徑分布均勻且可控本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分論文要點(diǎn)

一、原料及配比1.聚合物及助劑牌號(hào)SSGParticleSize（μm）RRF2052.169550150F1062.158560300助劑名稱(chēng)型號(hào)沸程（℃）密度（g/cm3）石油醚—90~1200.67~0.7石蠟油—>3000.83液態(tài)硅油—3000.96溶劑油?？松梨贗sopar163-1760.748F205F106本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分編號(hào)12345配比100：16100：18100：19100：20100：222、配比選擇論文要點(diǎn)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分二、擠出成型—壓縮比樣品編號(hào)長(zhǎng)徑比壓縮比平均斷裂強(qiáng)度平均斷裂伸長(zhǎng)率184:31004.4135.75284:31356.4125.68論文要點(diǎn)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分二、擠出成型—長(zhǎng)徑比樣品編號(hào)長(zhǎng)徑比壓縮比斷裂強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)率145:31356.0228.42284:31356.4125.683120:31356.2726.91論文要點(diǎn)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分三、拉伸成孔1、拉伸條件控制：拉伸溫度（μm）論文要點(diǎn)170℃220℃250℃本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分2、拉伸條件控制：拉伸速度（μm）論文要點(diǎn)100mm/min200mm/min400mm/min本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分3、拉伸條件控制：拉伸倍率（μm）論文要點(diǎn)100%200%300%本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分樣品拉伸率（%）熔融熱焓ΔH(j/g)結(jié)晶度Xc（%）基膜64.5893.5510062.9891.2420057.5683.3830051.9375.29拉伸溫度(℃)熔融熱焓ΔH(j/g)結(jié)晶度Xc(%)基膜64.5893.5517056.3983.3822049.0272.4725043.1763.8228036.0953.364、拉伸工藝對(duì)聚合物結(jié)晶度的影響（DSC法）論文要點(diǎn)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分4、拉伸溫度對(duì)聚合物結(jié)晶度的影響（XRD法）論文要點(diǎn)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分5、拉伸過(guò)程對(duì)取向的影響（拉曼偏振光法）論文要點(diǎn)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分6、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間與燒結(jié)度的關(guān)系論文要點(diǎn)燒結(jié)4min345℃本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分7、燒結(jié)條件控制：燒結(jié)度論文要點(diǎn)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分編號(hào)涂覆前通量（L/（㎡*s））涂覆后通量（L/（㎡*s））113651025213658528、涂覆工藝對(duì)微孔分布和純水通量的影響論文要點(diǎn)本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分結(jié)論調(diào)整原料分子量、助劑種類(lèi)、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、拉伸速度、拉伸倍率、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間等工藝參數(shù)，對(duì)膜材料的斷裂強(qiáng)度、密度分布、通量、截留率等性能進(jìn)行測(cè)定分析，經(jīng)過(guò)測(cè)試和評(píng)估，結(jié)果表明：分子量為800萬(wàn)的F106作為原料可以提高基膜斷裂強(qiáng)度；選用IsoparH溶劑油作為助劑，基膜易于擠出，且強(qiáng)度大；當(dāng)樹(shù)脂助劑比為100:19時(shí)，擠出基膜強(qiáng)度最大，上升或降低配比均會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降；擠出最佳溫度為50℃~70℃；擠出口模最佳參數(shù)選擇為錐度50°，長(zhǎng)徑比為135，壓縮比為84：3，此時(shí)制備的基膜強(qiáng)度大，均勻性好；拉伸最佳溫度為250℃，拉伸最佳速度為400mm/min，拉伸最佳倍率為400%；燒結(jié)最佳溫度為345℃，此溫度下燒結(jié)最佳時(shí)間為2min。采用乳液涂覆和平板膜涂覆均可以達(dá)到孔徑控制的目的，但會(huì)影響純水通量，涂覆控制孔徑的方法可以繼續(xù)深入研究。本文檔共28頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)46分結(jié)論1、SEM觀察內(nèi)表面觀察發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯中空纖維膜微孔結(jié)構(gòu)是纖維—結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)不斷重疊。2、孔徑分布和SEM對(duì)比結(jié)果表明，纖維數(shù)量的多少會(huì)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。3、對(duì)比SEM和結(jié)晶度得知，拉伸過(guò)程中對(duì)微孔的影響是兩種作用的結(jié)果，一方面拉伸會(huì)產(chǎn)生纖維，一方面高溫會(huì)導(dǎo)致纖維融結(jié)。4、