高分子膜材料的流變特性和相分離行為研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射特性、耐熱性以及易加工性等特點(diǎn)，已成為目前應(yīng)用最廣泛的含氟聚合物膜材料之一。通常制備PVDF中空纖維微孔膜主要有溶液相轉(zhuǎn)化法或熱致相分離法，這兩種方法過(guò)程復(fù)雜、影響因素很多。而熔紡—拉伸(MS)法在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)須使用溶劑，是很有前景的制備PVDF中空纖維膜的方法。研究PVDF熔體的流變學(xué)特性為MS法提供一定的理論指導(dǎo)。 本論文的第一部分采用高壓毛細(xì)管流變儀和先進(jìn)流變

2、擴(kuò)展系統(tǒng)相結(jié)合的方法研究了聚偏氟乙烯(PVDF)熔體在較寬剪切速率范圍(1×10-2～5×103s-1)的流變行為。結(jié)果表明在極低的剪切速率范圍內(nèi)，PVDF熔體粘度幾乎不隨剪切速率的變化而變化，表現(xiàn)出牛頓流體特性；而在較高的剪切速率范圍內(nèi)，PVDF熔體表觀(guān)粘度隨剪切速率的增加而明顯降低，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的剪切變稀行為，為假塑性非牛頓流體。同時(shí)發(fā)現(xiàn)高剪切速率下，分子量大的PVDF熔體解纏結(jié)效應(yīng)更明顯，表觀(guān)粘度隨剪切速率的增加而降低得更快，說(shuō)明分

3、子量對(duì)熔體的表觀(guān)粘度影響的減小。PVDF熔體的非牛頓指數(shù)隨著溫度的升高而增大，分子量大的PVDF非牛頓指數(shù)小，熔體流動(dòng)行為偏離牛頓流體行為更多。PVDF熔體的粘流活化能隨剪切速率的增加而減小，即熔體表觀(guān)粘度對(duì)溫度的敏感性減小。因而對(duì)高分子量PVDF可通過(guò)控制合適的剪切速率、溫度等來(lái)控制粘度，提高其可加工性。此外，由流變測(cè)試得到零切粘度，再根據(jù)零切粘度與分子量的關(guān)系可以計(jì)算出重均分子量，并與凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)得的重均分子量有較好的

4、一致性。所以流變學(xué)方法計(jì)算分子量更加簡(jiǎn)便，特別是對(duì)于那些溶解和維持溶解狀態(tài)所需條件苛刻的聚合物如聚氟化物及其共聚物更是如此。 PVDF的溫度移動(dòng)因子aT與粘流活化能的關(guān)系較好地符合Arrhenius公式，而且發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PVDF的分子量超過(guò)臨界重均分子量時(shí)，粘流活化能與分子量無(wú)關(guān)，均為70kJ/mol左右，表明熔體流動(dòng)單元是鏈段而不是整鏈。 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有無(wú)可比擬的耐磨性、耐沖擊性、耐化學(xué)腐蝕性和自潤(rùn)滑

5、性等優(yōu)異的綜合性能，其微孔材料能夠?qū)崿F(xiàn)非均相分離、過(guò)濾及離子通透等多種單元操作過(guò)程，可廣泛地應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域。 本論文的第二部分采用小角激光光散射儀、示差掃描量熱儀和掃描電鏡研究了UHMWPE的分子量和質(zhì)量含量對(duì)液體石蠟/UHMWPE體系的熱致相分離機(jī)理和形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明液體石蠟/UHMWPE體系的相分離是UHMWPE的結(jié)晶引起的固液相分離，而且發(fā)現(xiàn)UHMWPE的分子量對(duì)該體系的相分離機(jī)理無(wú)明顯影響，其微孔材