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热致相分离法制备聚苯硫PPS醚微孔膜

发布时间:2019/12/10 16:59:00阅读人次:1297

聚苯硫醚(poly(phenylenesulfide)PPS)是一种性能优异的高分子材料,具有超过200℃的耐热温度以及优异的阻燃及绝缘性能,其挤出、纤维、薄膜等制品已广泛应用.同时,聚苯硫醚具有极其优异的耐化学腐蚀性,迄今为止尚未找到能在200℃以下将其溶解的溶剂.因此,聚苯硫醚微孔膜在实现过滤、分离功能的同时,具有耐高温、耐溶剂、阻燃、绝缘、高刚性等特性,使得近年来聚苯硫醚微孔膜的制备成为膜技术领域研究热点之一。

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高温下,通常需要高于250℃,聚苯硫醚溶于某些高沸点溶剂;当温度降低时,聚苯硫醚与溶剂发生相分离,这是热致相分离法制备聚苯硫醚微孔膜的基础.已见报道的聚苯硫醚高温下的溶剂仅包括二苯酮、二苯砜.丁怀宇等研究了PPS/二苯酮、PPS/二苯砜两相体系的相分离行为及溶剂、相分离动力学参数对微孔形态的影响,但并未制备获得具有一定尺寸的微孔膜.同时,用于萃取二苯酮或二苯砜均的萃取剂均为有机溶剂,具有毒性而污染环境或回收成本高,不利于实现聚苯硫醚微孔膜的工业化生产.

采用了己内酰胺(epsilon-caprolactamCPL)作为溶剂,通过PPS/CPL体系在降温过程中的相分离,然后萃取去除己内酰胺溶剂而形成具有多孔性的聚苯硫醚薄膜.己内酰胺是一种常见的水溶性溶剂,因此可以选择纯水作为萃取剂.采用压制成型的方法制备聚苯硫醚平板膜.确定了PPS/CPL的分相方式,并研究了冷却速率、聚合物浓度等过程因素对最终薄膜微孔形态及性能的影响.

聚苯硫醚微孔膜的制备并对薄膜的性能进行了表征.采用了一种水溶性的溶剂———己内酰胺,组成了聚苯硫醚/己内酰胺体系,通过热致相分离法制备了具有一定尺寸的聚苯硫醚微孔膜.研究表明,己内酰胺是聚苯硫醚的良溶剂;冷却时,聚苯硫醚与己内酰胺的相分离方式是液-固相分离为主.冷却速率是微孔膜的形态和性能重要的影响因素,当体系以较低速率冷却时,可以制备得到高通量的薄膜.这种高通量薄膜具有枝叶状微孔形态;与快速冷却情况相比,慢速冷却时形成更多的开孔结构以及更大的孔径是高通量的主要原因.研究了聚合物浓度对薄膜孔形态和性能的影响,对于聚苯硫醚/己内酰胺体系,

当聚合物浓度大于50wt%时,几乎无法观察到微孔结构,薄膜几乎检测不到纯水通量.最后,由于采用的溶剂是水溶性的,使得后处理的萃取过程变得环保、低成本,而且研究表明如果采用合适的工艺条件,可以制备得到高通量的聚苯硫醚微孔膜,因此本研究工作可以为聚苯硫醚微孔膜的产业化提供基础数据.