智能膜是基于仿生材料而發(fā)展起來(lái)的一種膜,它在生化物質(zhì)提純、藥物控制釋放、水處理等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。智能膜由于含有能夠感知外界環(huán)境變化并做出響應(yīng)的聚合物,因而其膜孔大小能夠發(fā)生變化,從而改變膜的通量、滲透性能。此類分離膜既具有基膜的優(yōu)良性能,還有具有環(huán)境響應(yīng)性,因而近幾年引起人們的研究興趣。智能膜的分離性能取決于膜結(jié)構(gòu),而膜的結(jié)構(gòu)又與制膜條件密切相關(guān)。本課題從優(yōu)化溫度響應(yīng)智能膜PVDF-g-PNIPAAm的制膜工藝出發(fā),希望制得具有良好的溫敏性和親水性的溫敏膜。本實(shí)驗(yàn)首先通過(guò)自由基聚合的方法制備PVDF-g-PNIPAAm共聚物,然后通過(guò)浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)化法制備PVDF及PVDF-g-PNIPAAm溫敏膜。通過(guò)FTIR、XPS、SEM、接觸角、膜通量等測(cè)試的方法,探討了溶劑中加THF、改變凝固浴中NaCl含量及乙醇溶脹處理對(duì)溫敏膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究結(jié)果表明,通過(guò)對(duì)PVDF-g-PNIPAAm膜制備工藝的調(diào)控,膜的結(jié)構(gòu)和滲透性能均會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)鑄膜液的溶劑中加入THF后,共聚膜表面的NIPAAm含量隨著靜置時(shí)間的增加而增加,使得膜表面的親水性增加。隨著靜置時(shí)間的增加,表面的小孔逐漸增多,指狀孔結(jié)構(gòu)增大,使得純水通量增加,并且水通量隨著溫度的變化呈現(xiàn)溫敏性。在凝固浴中加入NaCl,降低了水的活度,使溶劑與凝固浴的交換速度降低,從而形成更為致密的膜結(jié)構(gòu)。隨著NaCl濃度的增加,PVDF及PVDF-g-PNIPAAm溫敏膜最大斷裂強(qiáng)度變大,親水性增加,截留率增加。經(jīng)過(guò)乙醇溶脹后的溫敏膜,其親水性、力學(xué)性能、溫敏性都有一定量的提升。但乙醇處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶脹程度變大,使得溫敏膜結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了一定程度上的破壞,從而其溫敏性、親水性、力學(xué)性能都有一定的下降。
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.893
【部分圖文】：

Ｆｉｇ２－３?ＸＰＳ?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｎｄ?Ｃｌｓ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ?ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ??（ａ，?ａ＇）：?Ｍ１０?（ｂ，?ｂ＇）：?Ｍ２０?（ｃ，?ｃ＇）：?Ｍ３０?（ｄ，?ｄ＇）：?Ｍ４０?（ｅ，?ｅ＇）：?ＭＯＯ??圖２－３中（ａ），?（ｂ），（ｃ），?（ｄ），（ｅ）分別ＤＭＦ和ＴＨＦ為溶劑制備??ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ共聚膜靜置不同的時(shí)間和純ＤＭＦ為溶劑制備的共聚膜的Ｃｌｓ??譜圖。??表２－３不同靜置時(shí)間的ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ膜表面Ｃｌｓ的百分含量??Ｔａｂｌｅ?２－３?Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ?ｏｆ?Ｃｌｓ?ｏｆ?ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｔａｎｄｉｎｇ?ｔｉｍｅ??ｃｆ２?ｏ＝ｃ－ｏ－ｎ?ｃｈ２?ＣＨ??ＭＯＯ?２２．１８?３．５２?５５．１６?１９．１５??Ｍ１０?２７．０３?７．４６?３６．７７?２８．７３??Ｍ２０?２５．８５?７．１４?４１．７６?２５．２４??Ｍ３０?２０．２７?６．４９?４０．６３?３２．６１??Ｍ４０?２０．０６?７．６９?３６．６?３５．６１??定義ＰＮＩＰＡＡｍ在共聚物上的接枝率為：ＸＮＩＰＡＡｍ＝共聚物中ＮＩＰＡＡｍ摩爾數(shù)??／（共聚物中ＮＩＰＡＡｍ摩爾數(shù)＋共聚物中ＰＶＤＦ重復(fù)單元摩爾數(shù)），可以由ＸＰＳ測(cè)??試所得膜表爾〇＝Ｃ－Ｎ］鍵和［ＣＦ２］鍵中Ｃ的百分含量，計(jì)算出膜表面處ＮＩＰＡＡｎｉ??的摩爾含量

ｂａｔｈｓ??３．?４．?２膜親水性能的分析??圖３－２為凝固浴中不同ＮａＣｌ濃度下所制備的ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ共聚膜（ａＯ，??ａｌ，?ａ２?，?ａ３和ａ４）的水接觸角。從圖中可以看出，隨著凝固浴中ＮａＣ丨濃度??的增加，共聚物膜表面的水接觸角由７９．４°降低至６５．４°，共聚物膜親水性提高。??這主要是由于凝固浴中ＮａＣ丨濃度的增加降低了溶劑與非溶劑的交換速度，成膜??速度降低，共聚物分子有足夠的時(shí)間進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，親水性聚合物ＰＮＩＰＡＡｍ鏈段向??膜表面遷移的時(shí)間增多，使得膜表面的ＰＮＩＰＡＡｍ含量增多，進(jìn)而提高膜表面的??親水性。另一方面，由于無(wú)機(jī)鹽的加入使得ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ共聚物形成膠束??聚集體，山ＳＥＭ圖可以看出在膜表面表現(xiàn)為類微球凸起使得膜表面粗糙度增加，??而且膜表面的孔徑也增大

??３．?４．?６膜表面靜態(tài)蛋白吸附性能分析??圖３－５為凝固浴中不同ＮａＣｌ濃度下所制備的ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮ丨ＰＡＡｍ共聚膜（ａＯ，??ａｌ，?ａ２，ａ３和ａ４）在２５°Ｃ下對(duì)牛血清內(nèi)蛋白（ＢＳＡ）的靜態(tài)吸附量。由圖可??以看出，在不含ＮａＣＩ的凝固浴中制備的ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ共聚膜的蛋白吸附??量為５２ｐｇ／ｃｍ?２的，而后隨著凝固浴中的ＮａＣ丨濃度的增加，ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ??膜對(duì)蛋白的吸附量逐漸減小到３０Ｍｇ／?ｃｍ?２以下。這主要是因?yàn)椋危幔茫傻募尤虢档??了溶劑與非溶劑之間的交換速度，共聚物分子鏈段有時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，ＰＮＩＰＡＡｍ??鏈段逐漸向膜表面遷移，膜表面親水性提高，抗污染性增強(qiáng)，因而吸附量減小，??因此膜的抗蛋白污染性能逐漸提高。這主要是由于膜表面的ＮＩＰＡＡｍ鏈段屬于??親水性鏈段，易于與蛋白溶液中的水分子進(jìn)行結(jié)合形成氫鍵，使得水分子和聚合??物分子鏈段會(huì)在膜表面形成穩(wěn)定的水分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，抑制蛋白質(zhì)分子的吸附。??ｅ：�。�??Ｑ?ｍｍ?ＷＭ?Ｗｍ??ａＯ?ａ１?ａ２?ａ３?ａ４??圖３－５不同凝固浴濃度下ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ膜的靜態(tài)蛋白質(zhì)吸附量??Ｆｉｇ?３－５?Ｓｔａｔｉｃ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ａｔ?ｄｉｆＴｅｒｅｎｔ?ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ?ｂａｔｈ??ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ??３．?５小結(jié)??本章先是通過(guò)自由基聚合的方法制備ＰＶＤＦ－ｇ－ＰＮＩＰＡＡｍ聚合物
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