Vol 高 等 学 校 化 学 学 报 No
年 月
CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES
凝 固 浴 温 度 对 PVDF gPNIPAAm 温 度
敏 感 膜 成 膜 过 程 与 性 能 的 影 响
冯霞 郭艳芬 赵义平 李建新 陈熙 贺晓凌 陈莉
天津工业大学材料科学与工程学院 中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室培育基地 天津
摘要通过自由基共聚的方法制备了聚偏氟乙烯g聚N异丙基丙烯酰胺 PVDFgPNIPAAm共聚物 采
用浸没沉淀相转化法制备了 PVDFgPNIPAAm 共聚膜采用超声时域反射法研究了不同凝固浴温度下
PVDFgPNIPAAm 的成膜动力学 并研究了凝固浴温度对膜结构与性能的影响结果表明 在不同凝固浴温
度下 PVDFgPNIPAAm 的成膜过程均由液液分相来控制 凝固浴温度为 时成膜时间最长 时成
膜时间最短 不同凝固浴温度下制备的 PVDFgPNIPAAm 共聚膜保持了 PVDF 的结晶特性 随着凝固浴温
度的升高 膜结晶度降低与 PVDFgPNIPAAm 共聚物相比 N异丙基丙烯酰胺 NIPAAm 在 PVDFg
PNIPAAm 膜表面的含量更高 其中 时成膜表面的 NIPAAm 含量最高不同凝固浴温度下形成的膜均
呈指状孔结构 其中 形成的膜指状孔最大 孔隙率最高 制备的 PVDFgPNIPAAm 膜具有明显
的温度响应性能 其水通量在 附近有显著增加
关键词聚偏氟乙烯g聚N异丙基丙烯酰胺 成膜动力学 超声时域反射 膜 凝固浴温度
中图分类号O TQ 文献标识码A文章编号
收稿日期
基金项目 国家自然科学基金 批准号 天津市高等学校发展基金 批准号 国家 八六三 计划
项目 批准号 AAZ 和天津市应用基础研究项目 批准号 JCZDJC 资助
联系人简介 陈莉 女 博士 教授 博士生导师 主要从事智能高分子材料研究Email tjpucheliscom
近年来 对外界刺激光 电 pH 温度及离子强度等 产生响应的智能膜成为膜领域的研究热
点
其中 对于环境温度产生响应的温度敏感膜的研究最为广泛N异丙基丙烯酰胺NIPAAm是
一种典型的温度敏感材料 其在低临界溶解温度LCST以下时表现出亲水特性 在 LCST 以上表现出
疏水特性 因而被广泛用于温度敏感膜的制备
其中 以聚偏氟乙烯 PVDF 为基体的温度敏感膜
的研究较为广泛
然而 大多数智能膜的报道主要集中在其制备及响应性能方面 对成膜过程及成
膜机理研究很少 实际上 不同的成膜过程和成膜机理会产生不同的结构形态 进而影响膜的最终性
能因而探讨成膜机理和成膜过程 对有效调控膜的结构和性能具有十分重要的意义在诸多影响成
膜过程及成膜机理的因素中 聚合物的浓度 溶剂 凝固浴的组成和温度及添加剂等是影响成膜过程
的主要参数
对于具有温度响应的智能膜来说 凝固浴的温度不仅影响溶剂和非溶剂之间的交换速
度 还影响到 PNIPAAm 的亲疏水性能 进而影响其成膜过程及膜的最终性能 因此 研究凝固浴的温
度对其成膜过程的影响十分必要
本研究用碱处理的 PVDF 与 NIPAAm 接枝共聚 合成了 PVDFgPNIPAAm 共聚物 进而通过相转
化法制备 PVDFgPNIPAAm 平板膜 采用超声时域反射法UTDR
监测不同凝固浴温度下的成膜过
程 并结合 PVDFgPNIPAAm 膜的最终结构性能 探索了 PVDFgPNIPAAm 膜的成膜机理 为有效调
控智能膜的结构和响应性能提供了科学依据
1实验部分
11试剂与仪器
PVDF 由比利时 Solvey 公司提供 NIPAAm 由日本东京化成工业株式会社提供 使用前通过重结晶