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PVA对PVDF中空纤维膜的改性文献综述

 2020-05-17 09:05  

文 献 综 述

1聚乙烯醇的性质及应用

聚乙烯醇是20世纪50年代初发展起来的一种重要的水溶性高分子化合物,应用十分广泛,可用来生产纤维,也能用作化纤织物浆料、涂料、胶粘剂、乳化剂、造纸加工助剂等。随着科学技术的不断发展,对不同聚合度、不同醇解度聚乙烯醇的需求日益迫切。目前国外已开发出各种高、低聚合度和醇解度的聚乙烯醇,品种在50个以上。国内聚乙烯醇产品品种只有20个左右,而且以高聚合度、高醇解度产品为主,显得十分单调[1-2],因此,制备低聚合度聚醋酸乙烯酯显得十分迫切。由于乙烯醇不能以游离状态稳定存在,聚乙烯醇不可能直接从乙烯醇聚合得到,目前多采用聚醋酸乙烯酯在碱催化下,进行溶液醇解制备[3,4],即欲制备低聚合度、低醇解度的聚乙烯醇,必先制备低聚合度的聚醋酸乙烯酯。

聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。在聚乙烯醇分子中存在着两种化学结构,即1,3和1,2乙二醇结构,但主要的结构是1,3乙二醇结构,即”头#183;尾”结构。聚乙烯醇的聚合度分为超高聚合度(分子量25~30万)、高聚合度(分子量17-22万)、中聚合度(分子量12~15万)和低聚合度〔2.5~3.5万〕。醇解度一般有78%、88%、98%三种。部分醇解的醇解度通常为87%~89%,完全醇解的醇解度为98%~100%。常取平均聚合度的千、百位数放在前面,将醇解度的百分数放在后面,如17-88即表聚合度为1700,醇解度为88%。一般来说,聚合度增大,水溶液粘度增大,成膜后的强度和耐溶剂性提高,但水中溶解性、成膜后伸长率下降。

溶解性PVA溶于水,水温越高则溶解度越大,但几乎不溶于有机溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解极快,而完全醇解和高聚合度PVA则溶解较慢。一般规律,对PVA溶解性的影响,醇解度大于聚合度。PVA溶解过程是分阶段进行的,即:亲和润湿一溶胀一无限溶胀一溶解。可生物降解PVA薄膜。水溶性PVA薄膜是在国际上崭露头角的一种新型塑料产品,它利用了PVA的成膜性、水和生物两种降解特性,可完全降解为CO2和H2O,是名符其实的绿色高新环保包装材料[5]。在欧美、日本,水溶性PVA薄膜已广泛用于各种产品的包装。在我国水溶性PVA薄膜的发展还处于起步阶段,工业性研发在近5年间才真正有所展开,主要应用在刺绣及水转印(玻璃、陶瓷、电器外壳等的彩色印刷)两个领域,PVA在这方面的年使用量约10000t。

2 PVA在膜改性中的应用

21世纪以来,膜分离技术迅猛发展,并以广泛应用于生产的各领域[6,7],在工业废水处理中的应用也已取得了巨大进步,其中包括:皮革废水、重金属废水、造纸废水处理及海水和苦咸水的淡化等[8]。为了拓宽分离膜的工作范围和提高膜的分离性能,人们大都将注意力放在了开发新兴膜材料或在原优质膜材料的基础上对其进行优化改性,来满足生产的需要和环境标准。本文就近年来有机超滤膜材料的研究和优化改性及在工业废水处理中的应用进行了评论和阐述,并对其在水污染防治中的研究与应用
前景进行了展望。

成膜的材料是比较丰富的,市场上现在使用比较多且性能比较好的主要有:聚醚砜(PES)超滤膜、聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜、聚乙烯醇(PVA)、
壳聚糖(CS)复合超滤膜和醋酸纤维素(CA)超滤膜[9]。由于它们具有易成膜,膜性能高,化学性质稳定,生物相溶性好等优点,受到广大膜工作者的欢迎。

聚偏氟乙烯(PVDF)以优良的化学稳定性、抗污染性、耐热性和易成膜等优点成为制备微、超滤膜的重要材料,但聚偏氟乙烯膜的表面能极低,膜的表面与水无氢键作用,具有强疏水性[10,11]。通过聚合物共混或表面改性等技术来优化膜结构和性能,是水处理领域提高超滤膜抗污染行为的研究热点。目前,与疏水性膜材料进行共混改性的有机物主要有:聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、醋酸纤维和聚乙烯醇等,这些亲水性聚合物作为添加剂可对PVDF超滤膜的结构和性能进行不同程度的改善[12,13]。聚乙烯醇(PVA)因具有较高的聚合度和较大的水溶性粘度,被用作制造薄膜的材料,并得到广泛研究。

3 PVA的制备

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