添加劑對(duì)PVDF膜力學(xué)性能的影響

羅文正 林紅 夏烈文

關(guān)鍵詞：聚偏氟乙烯;多壁碳納米管;力學(xué)性能

1.引言

膜分離技術(shù)在化工生產(chǎn)、蛋白質(zhì)分離、環(huán)境水處理等方面越來(lái)越多地得到應(yīng)用[1-4]。膜的強(qiáng)度對(duì)于膜的應(yīng)用往往是關(guān)鍵的制約因素。PVDF是一種較好的鑄膜材料，然而PVDF膜強(qiáng)度低。采用編織管強(qiáng)化的方法可以提高膜強(qiáng)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(qiáng)度，滿足膜的應(yīng)用需要。

2 實(shí)驗(yàn)部分

將PVDF和添加劑加入到80℃無(wú)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(shí)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(xué)性能測(cè)試采用長(zhǎng)60 mm，寬4 mm的啞鈴形樣條，用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在室溫下測(cè)定，拉伸速率為10 mm/min，每個(gè)條件的膜測(cè)試6個(gè)平行試樣。

3 結(jié)果與討論

圖1顯示了羧基化碳納米管對(duì)PVDF膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的影響。由圖可見(jiàn)，當(dāng)PVP用量較少時(shí)，膜的抗拉強(qiáng)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(dāng)PVP含量增加后，這種趨勢(shì)減弱，特別是當(dāng)PVP用量增加到9%后，抗拉強(qiáng)度隨MWCNTs-COOH含量增加而適度增大。從圖2可見(jiàn)PVP用量較小時(shí)，膜的斷裂伸長(zhǎng)率隨碳納米管用量增加而減小，這與文獻(xiàn)報(bào)道的類(lèi)似 [5] 。但當(dāng)PVP用量增加后，斷裂伸長(zhǎng)率隨碳納米管用量增加有極大值。

圖1還顯示當(dāng)碳納米管添加量小時(shí)，隨PVP添加量增加膜的性能下降。這可能是因?yàn)镻VP對(duì)膜孔結(jié)構(gòu)有增大作用，使得膜抗拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率降低[6]。但是碳納米管添加較多時(shí)，這種降低作用減弱，與文獻(xiàn)報(bào)道的相似[7]。

碳納米管和PVP對(duì)PVDF膜的力學(xué)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(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最大可分別可達(dá)8.15 MPa和140.78%。

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作者簡(jiǎn)介

1羅文正（2000.11.30），男，漢，四川宜賓人，樂(lè)山師范學(xué)院新能源材料與化學(xué)學(xué)院 ?在讀學(xué)生，學(xué)歷：本科。

2林紅，女，漢，四川內(nèi)江人，學(xué)歷：研究生 ? 主要研究方向?yàn)楦叻肿硬牧稀?/p>

3夏烈文，男，漢，重慶涪陵人，研究生，主要研究方向?yàn)榛づc環(huán)境材料。

項(xiàng)目：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（編號(hào)S202010649098）;“天然產(chǎn)物化學(xué)與小分子催化”四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)項(xiàng)目 資助。