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本文提出通过超临界CO2流体技术对基体膜进行接枝改性,改善基体膜表面亲水性及抗污染性能。研究了不同的反应体系在超临界CO2流体下的改性过程,重点研究了丙烯酸(AA)接枝聚丙烯(PP)中空纤维膜改性过程中各实验条件对接枝情况的影响。 分别考查了单体浓度、引发剂用量、浸润时间、浸润温度、浸润压力、反应时间、反应温度及反应压力等8个因素对其接枝效果的影响;在超临界CO2流体状态下不同的反应体系对其改性过程的影响,即采用不同的基体膜(PP中空纤维膜,PP致密膜,PP平板膜,PES平板膜)、不同的接枝单体(丙烯酸,苯乙烯/马来酸酐混合单体)、不同的引发体系(引发剂BPO,等离子体处理)对其在超临界CO2流体状态下改性。研究发现不同基体膜对接枝率影响较大,单体的改性效果与其单体本身性质有关。与用引发剂BPO相比,用等离子引发对基体膜力学性能的影响较大。 经红外衰减全反射(FTIR-ATR)、压汞仪、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)等结构表征手段表征发现,改性后PP中空纤维膜不仅外表面存在聚丙烯酸链,而且同时实现了对PP中空纤维膜内表面的接枝。在超临界CO2流体状态下接枝改性对PP中空纤维膜内外径影响较小,改性膜的孔径和孔隙率随接枝率的增加而减小。另外也发现,在超临界CO2流体状态下改性可引发PP的结晶、改变PP的结晶相,使改性后PP中空纤维膜韧性增加。 接枝后的PP中空纤维膜表面亲水性得到了很大改善,吸水率从改性前的0%增加到接枝率为33.6%时的75.5%,纯水通量也从改性前的118.8L/m2h上升至接枝率为5.5wt%时的180.2L/m2h,提高了51.7%。但接枝率过高,孔径及孔隙率的大幅度降低将影响改性后纯水通量,接枝率为5.5wt%时纯水通量达到最大值。但是用接触角表征其表面亲水性时发现,改性后的接触角与改性前基本不变,具体的影响机理有待进一步的研究。改性后的PP中空纤维膜抗污染性能明显得到改善,清洗效果也比改性前好。