静电纺丝制备醋酸纳米纤维膜研究开题报告

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1、开题报告静电纺丝制备醋酸纳米纤维膜研究一、选题的背景、意义如今，对生态的保护和环境的治理工作日益严峻，尤其是淡水水系的污染问题突显，部分地区人们的饮水严重困难，一些曾经淡水资源充沛的地区也因为河流、湖泊、地下水被污染而出现缺水。人们不禁要问，为何水汽循环往复，源源不断，还为什么会出现缺水。那是因为很多水源未经处理不能直接作为生活用水使用。而在水处理领域，膜分离的应用十分广泛，膜分离是借助膜的选择透过作用，对混合物溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，膜分离可比传统的方法耗能低、过程简单、经济性好而且效率高。[1]中空纤维膜是目

2、前为止效率最高的分离膜的形式，具有充填密度高，比表面积大，自支撑作用强，可进行高压操作的特点，因此广泛用于污水处理、饮用水净化、海水淡化处理等诸多领域。中空纤维膜也有一些自身缺陷，如内部多孔结构在增加其通量的同时也降低了纤维的力学性能，膜清洗难度高等。选择合适的制膜材料是成功制备中空纤维膜的首要前提，从近几年国内外发表的科技文献来看，聚砜类材料如聚醚砜和改性聚醚砜，聚偏氟乙烯，聚丙烯，壳聚糖等成为了主要选择，改性方法主要有共混、共聚和接枝。周媛等[2]将聚氨酯弹性体作为制备PVDF中空纤维膜的共混添加剂，使其具有良好的抗酸碱性能和抗

3、污染性能。Tai-Shung等[3]使用硅脂作为密封层，聚4-乙烯基吡啶作为选择性层，聚醚砜作为支持材料，进行共混制备用于气体分离的中空纤维膜，研究了层与中空纤维膜性能之间的联系，发现选择性层对纤维性能的影响最为显著。肖通虎[4]等制了壳聚糖中空纤维膜，研究采用乙醇和正己烷液—液交换干燥，有效地避免了膜结构的完全致密化，壳聚糖中空纤维膜膜应用于渗透汽化分离碳酸二甲酯/甲醇混合物，可突破恒沸组成的限制，而且渗透通量较大。聚醚砜树脂（PES）是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，是目前得到应用的为数不多的特种工程塑料之一。它具有优良的耐

4、热性能，热变型温度在200~220℃，可耐150~160℃热水或蒸气，在高温下也不受酸、碱的侵蚀。它的基模量在-100℃~200℃几乎不变，特别在100℃以上比任何一种热塑性树脂都好，在180℃以下的温度范围内其抗蠕变性是热塑性树脂当中最优异的一种。具有自熄性，不添加任何阻燃剂即有优异的难燃性。二、相关研究的最新成果及动态2.1相转化法制备聚醚砜中空纤维膜8用溶液相转化法制备聚醚砜中空纤维膜的一般过程包括：将聚醚砜及其添加剂溶解均匀，静置脱泡，纺丝的时候通过特制的纺丝头加一定的挤压将溶液挤出，挤出时候伴随着芯液（内凝固浴）形成初始中

5、空纤维，再经过一定距离的空气浴长度后进入外凝固浴，最后内外发生相转化固化成膜。在固化成膜的过程中，还要经过一定的牵伸距离，后由收集装置收集纤维。制备过程中中空纤维膜的相转变过程主要是凝胶化，玻璃化转变和结晶。[9]凝胶化作用通常经物理或化学交联而形成三维网络状结构，稀的或具有一定粘度的聚合物溶液将转变成无限粘稠的胶体．在某些体系的成膜过程中，凝胶化作用还常伴有溶液—胶体转化。大部分聚合物材料为部分结晶材料，由结晶相区和无定形相区组成。聚合物内晶区的形成取决于该聚合物从溶液中结晶析出的时间，而浸入沉淀相转化法制膜过程为一快速过程，通常

6、只有那些能快速结晶的聚合物，成膜后才能形成一定的结晶度，而对于大多数半晶聚合物，成膜后只能形成非常低的结晶度。2.2纺丝影响因素2.2.1纺丝液纺丝液浓度。当纺丝液浓度较高时，界面处的铸膜液越来越趋向于发生液固分相，皮层的分相对传质有一定的阻碍作用，扩散进亚层中的非溶剂水量大于扩散出亚层的溶剂量，使皮层下方的铸膜液组成进入液液分相区，发生液液分相，生成了贫富聚合物两相。但是此时皮层的阻碍作用，非溶剂扩散进亚层的量大大减少，使得贫相核前沿推进慢，而且由于聚合物浓度大，贫相核和贫相核前沿的铸膜液之间的非溶剂/溶剂相互扩散速率大大降低，也

7、使得大孔发展的优势减弱。相反，在已经生长的核下方新的贫相核生成生长的优势加强，所以随着聚合物浓度的增加，各组分之间的传质速度降低，分相时间延长，膜结构中大孔减少、海绵状结构增多，表现为膜的孔隙率和通量减少。[7]图1-1指状结构（左）与海绵状结构（右）8溶剂与非溶剂添加剂。在相转化法制膜过程中，溶剂首先要溶解聚合物，其次又要和非溶剂完全互溶，因此溶剂的选择是很重要的。根据相适相溶原理，溶剂参数越近，则互溶性越好。李井峰等[8]通过实验证明了体系的溶度参数越接近PES的溶度参数，与PES的相容性越好，能溶解PES的三种常见溶剂的溶解能

8、力大小为NMP>DMAC>DMF。非溶剂添加剂对改变膜的制孔能力至关重要，主要是在相分离时与水的交换速度有关。非溶剂的分子量越小，与水的互溶性越好，则与水的交换速度变大，容易发生瞬时相分离，形成大孔的膜结构。当非溶剂分子量变大，纺丝液