聚丙烯超滤膜的低温等离子体改性方法比较

Posted 2023-01-13 等离子体

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摘要：为了研究低温等离子体对中空纤维膜的改性效果,对聚丙烯(PP)中空纤维膜进行了4种等离子体改性处理,以接枝率、力学性能、膜面官能团变化以及膜面形态为评价指标,比较了不同改性方法的改性效果。FT-IR特征分析发现,以同时照射法改性后的膜面官能团变化最大,且接枝率高,力学性能好。

元素能谱分析表明,处理后的膜表面的N、O含量均有不同程度的变化,且与接枝率成正相关。SEM照片及力学性能反映出:改性后膜面存在损失,柔韧性变差。综合各指标的比较发现,同时照射法是一种最佳的改性方法。因此,特别考察了同时照射改性膜的清水通量的变化,结果表明,该方法能够大幅度提高膜的清水通量。

聚丙烯（PP）中空纤维膜凭借其优良的力学性能、通透性以及耐酸碱等特性，在膜分离过程中具有很大的应用前景。但是，材料本身的疏水性使其在膜分离过程中能耗大，易吸附有机物，使膜在生化医疗和水处理等领域的应用受到限制，因此，对PP膜的亲水化改性研究具有重要意义。

近年来，低温等离子体改性逐渐受到研究者的重视，与其他改性方法相比，具有操作简便、对环境无污染、接枝产物具有持久性等优点，并且改性能使膜与水的接触角降低，膜的亲水性增加。利用低温等离子体做疏水材料的亲水化改性已被广泛研究。

本实验以N2为等离子体，丙烯酸（AA）为接枝单体，采用等离子体表面处理、等离子体引发自由基接枝AA、等离子体引发接枝聚合和等离子聚合加同时照射4种方法对PP膜进行改性，以接枝率、力学性能、FT-IR特征、SEM和元素能谱（EDS）进行了分析评价，重点考察了4种改性方法对PP中空纤维膜表面改性效果，并阐明了各种改性方法的利弊。

1实验部分

1.1实验材料及仪器

PP中空纤维膜，外径0.44mm，孔隙率50%，新乡市格瑞恩新能源材料有限公司生产；丙烯酸（AA），分析纯，天津市光复精细化工研究所生产；HD1型低温等离子体处理仪，常州宁大等离子体设备研发公司制造；FA2004N型电子天平，上海精密科学仪器有限公司制造。。

1.2实验方法

先用真空泵将反应器内的真空抽到实验要求的真空度，再打开N2阀通入N2，然后打开射频电源辉光放电，最后打开装有单体的仪器阀门，通入单体进行接枝。本实验所选用的改性参数均是在不断改性的基础上，选择对该改性方法而言最优的改性参数。

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