添加劑對PVDF膜力學性能的影響

羅文正 林紅 夏烈文

關鍵詞：聚偏氟乙烯;多壁碳納米管;力學性能

1.引言

膜分離技術在化工生產、蛋白質分離、環境水處理等方面越來越多地得到應用[1-4]。膜的強度對于膜的應用往往是關鍵的制約因素。PVDF是一種較好的鑄膜材料，然而PVDF膜強度低。采用編織管強化的方法可以提高膜強度，但成本較高。采用在鑄膜液中加入添加劑的方法可以一定程度上提高膜的強度，滿足膜的應用需要。

2 實驗部分

將PVDF和添加劑加入到80℃無水DMF，充分分散均勻。將鑄膜液澆渡到70℃的鑄膜板上，刮涂平整，靜置一定時間后將膜連同鑄膜板全部浸泡在30℃的去離子水中24 h。取出，置于室溫下飽和的Mg2SO4溶液平衡上方備用。膜的力學性能測試采用長60 mm，寬4 mm的啞鈴形樣條，用電子萬能試驗機在室溫下測定，拉伸速率為10 mm/min，每個條件的膜測試6個平行試樣。

3 結果與討論

圖1顯示了羧基化碳納米管對PVDF膜的拉伸強度和斷裂伸長率的影響。由圖可見，當PVP用量較少時，膜的抗拉強度隨MWCNTs-COOH含量增加而減小，可能是由于碳米管分散不佳所致。當PVP含量增加后，這種趨勢減弱，特別是當PVP用量增加到9%后，抗拉強度隨MWCNTs-COOH含量增加而適度增大。從圖2可見PVP用量較小時，膜的斷裂伸長率隨碳納米管用量增加而減小，這與文獻報道的類似 [5] 。但當PVP用量增加后，斷裂伸長率隨碳納米管用量增加有極大值。

圖1還顯示當碳納米管添加量小時，隨PVP添加量增加膜的性能下降。這可能是因為PVP對膜孔結構有增大作用，使得膜抗拉伸強度和斷裂伸長率降低[6]。但是碳納米管添加較多時，這種降低作用減弱，與文獻報道的相似[7]。

碳納米管和PVP對PVDF膜的力學性能有顯著影響。適量的碳納米管和PVP的加入能提高膜的強度，抗拉強度和斷裂伸長率最大可分別可達8.15 MPa和140.78%。

參考文獻：

[1]Loeb S， Sourirajan S. High flow porous membranes for separating water from saline solution[J]. US，1964.

[2]羅世龍，張中，韓坤坤，等.膜分離技術在食品工業中的應用[J].安徽農業科學，2021，49（6）：43-46.

[3]羅芳.生物化工及膜分離技術分析[J].云南化工，2019，46（5）：87-88.

[4]吳全貴，祝媛媛.膜分離技術在水質處理凈化領域的應用分析[J].當代化工研究，2021，120-121.

[5]王微，董林.多壁碳納米管/聚偏氟乙烯共混中空纖維膜的制備及表征[J].高分子材料科學與工程，2017，33（8）：163-177.

[6]王蕾，韓君，徐愿堅，等.親水性聚偏氟乙烯超濾膜的制備[J].水處理技術，2017，43（3）：39-46.

[7]蔡星，陳昊，紀煒，等.聚偏氟乙烯共混膜的抗污染改性探究[J].水處理技術，2020，46（3）：35-38.

作者簡介

1羅文正（2000.11.30），男，漢，四川宜賓人，樂山師范學院新能源材料與化學學院 ?在讀學生，學歷：本科。

2林紅，女，漢，四川內江人，學歷：研究生 ? 主要研究方向為高分子材料。

3夏烈文，男，漢，重慶涪陵人，研究生，主要研究方向為化工與環境材料。

項目：大學生創新創業訓練項目（編號S202010649098）;“天然產物化學與小分子催化”四川省高等學校重點實驗室重點項目 資助。