摘 要

聚醚砜是一种综合性能优良的高分子材料，分子稳定性较高，耐燃、耐热、抗酸、抗氧化等优异的机械性能使其被广泛应用于水处理和反渗透的等方面。本文将研究聚醚砜的亲水性能并对其进行改性，通过与亲水性较强的微晶纤维素共混，超声均匀分散，采用浸没沉淀相转化法制备共混膜，以提高聚醚砜的亲水性。通过改变微晶纤维素的量变化，采用FTIR,TG等手段对复合膜进行了谱图表征，并对膜的力学性能以及亲水角进行了分析，最终找出复合膜的最佳配比。

关键词：聚醚砜膜；亲水性；抗污染；微晶纤维素；改性

Microcrystalline cellulose reinforced polyether

ABSTRACT

PES is a kind of excellent comprehensive performance of polymer materials, it has high molecular stability, flame resistant, heat resistant, acid resistance, oxidation resistance and excellent mechanical properties make it widely used in water treatment and reverse osmosis, etc. This graduation thesis will research the hydrophilic of PES and carries on the modification, with strong hydrophilic microcrystalline cellulose blending, ultrasonic evenly dispersed, by immersion precipitation phase catalysis preparation blend membrane, in order to improve the hydrophilicity of the PES By means of composite membrane by using FTIR, TG spectra representation, and the mechanical properties of the membrane and the hydrophilic Angle is analyzed, finally find out the best proportion of composite membrane.

Key words：PEC；The hydrophilic; Anti pollution; MCC. Modified Research

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1 引言 - 1 -

1.1.1 研究背景 - 1 -

1.1.2 研究意义 - 1 -

1.1.3 研究方法 - 2 -

1.2 国内外研究现状 - 2 -

1.2.1 国内研究现状 - 2 -

1.2.2 国外研究现状 - 4 -

1.2 本文的研究思路和主要研究内容 - 4 -

1.2.1 研究思路 - 4 -

1.2.2 主要研究内容 - 5 -

2 PES/MCC共混膜的制备及表征 - 6 -

2.1 实验药品及仪器 - 6 -

2.1.1 实验药品及规格 - 6 -

2.1.2 实验仪器 - 6 -

2.2 实验方法 - 6 -

2.3 膜的表征 - 7 -

2.3.1 力学性能测试 - 7 -

2.3.2 红外光谱的测定 - 8 -

2.3.3 热重分析 - 8 -

2.3.4 亲水角测试 - 8 -

3 实验结果与讨论 - 9 -

3.1 力学性能测试 - 9 -

3.2 红外光谱测试 - 10 -

3.3 热重分析 - 12 -

3.4 亲水角测试 - 14 -

4 结 论 - 16 -

致 谢 - 17 -

参考文献 - 18 -

1 绪论

1.1 引言

1.1.1 研究背景

聚醚砜又称聚芳醚砜或聚苯醚砜，由英国 ICI 公司在1972年研发，它是一种综合性能优良的热塑性高分子材料，同时也是目前市场上得到应用的特种工程塑料之一，具有高冲击强度、高热变形温度和优良成型等优越性能。

聚醚砜分子中具有醚基的柔性、苯环的刚性及砜基，它们与整个结构单元形成一个大共轭体系，所以整个分子具有较高的稳定性，具体表现出优异的机械性能。加之具有耐燃、耐热、耐辐射、抗氧化、抗溶剂、抗酸等优良性能，近些年来被广泛地应用于水处理和反渗透等方面。由于聚醚砜同时有着十分优良的生物相容性，近年来也逐渐受到医疗界的关注和重视，特别是在血液净化领域，能制成血滤膜、血浆分离膜、透析膜和复合膜等，可以说聚醚砜有着优异的性能和广阔的前景。^【1】

1.1.2 研究意义

随着历史的发展和科学的进步，对膜材料的制备及性能的要求也越来越高。浸入沉淀相转化法由于制备工艺简单 ,易于控制膜结构等优点 ,是目前最常用的一种制膜方法^[2]；而聚醚砜具有耐热性能好、尺寸稳定性、强度高、耐压力、耐酸碱、耐腐蚀等优点^{[ 3-4]}，使得聚醚砜膜材料得到了广泛生产和应用^【5】,但是由于聚醚砜的疏水性能, 使其容易受污染, 其中蛋白质污染尤为明显。在实际的运行中水通量等指标下降很快, 从而降低了膜的使用寿命和处理效果, 并且增加了相应的处理成本^[6-10]。解决的最主要方法是将现有的聚合物改性用来提高膜的亲水性，共混改性是较为常用的改性方法之一, 是实现材料性能优化和互补的有效途径。通过共混可以将各种材料的优点集中在复合材料上, 无论是共混机理还是实际应用都受到了很大的关注和重视^[11-13]。近年来, 一些学者利用TiO2和AlO3等无机粒子来提高膜的力学性能、亲水性能等指标参数^{[ 14-15]}。

1.1.3 研究方法

微晶纤维素是通过化学、物理等方法得到的直径为 1nm～100 nm的一维纳米尺寸的棒状纤维素 , 具有高表面活性、高亲水性、高强度、大比表面积、超精细结构等优良特性^【16-18】。纤维素及其功能化产物具有生 物相容性好、物化性质稳定、无污染等优点，广泛应用于高吸水性材料、吸附树脂、生物医用材料等 领域. 纤维素晶体是经由化学或物理方法制备的一类具有高亲水性、高强度和超微细结构特性的高分子材料。纤维素晶体的强亲水性能可赋 予聚醚砜膜材料较高的亲水性^【15】 ，其原理就是利用微晶纤维素较强的亲水性来弥补聚醚砜疏水性的缺点, 从而使的微晶纤维素/聚醚砜的复合膜材料具有很高的亲水性^【5】。微晶纤维素是天然纤维素经过稀酸水解至极限聚合度状态的，可自由流动的极细微短棒状或粉末状多孔状颗粒，颜色为白色或近白色、无味、无臭,颗粒大小一般20μm～80μm , 极限聚合度在15～375;它不具纤维性却流动性极强、不溶于稀酸、水、有机溶剂和油脂,在稀碱溶液中可以部分溶解、润涨, 在羧甲基化、乙酰化和酯化过程中有较高的反应性能。微纳纤维素具有很多的优良性能, 如高亲水性、高机械强度、化学反应活性大、较高的结晶度、超精细结构和生物降解性、高透明性等^【19-23】 。随着微晶纤维素的有良性的的利用和各种广泛的应用，使得微晶纤维素有了广阔的发展前景，对微晶纤维素的研究也得到了越来越多的专家和学者的关注，以求得到更低的成本，更好的环境保护和更为有效的资源利用。在研究其可能的用途的时候，也在不断的研究及采用更佳的原料和生产方法。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

聚醚砜是由4,4'-双磺酰氯二苯醚在无水氯化铁催化下，与二苯醚缩合制得。折射率1.85，玻璃化温度225℃，热变形温度203℃(1.82MPa)。将聚醚砜与纤维素晶体共混，超声均匀分散，采用浸没沉淀相转化法制备聚醚砜/纤维素晶体共混膜^【15】。

邓继飞，刘芬芬，李茹等提出了用不同等离子体处理条件对聚醚砜膜表面改性的影响，通过等离子体对膜表面的改性，大幅提高了膜的亲水性和抗污染性能。结果Ar 等离子体改性能明显提高 PES 膜表面的亲水性能。改性后膜的接触角大大降低，亲水性得到明显增强。 影响等离子体改性的主要因素有等离子处理功率，处理时间以及等离子体流量。当等离子体功率为 60 W，处理时间为 120 s，流量为 20 sccm 时，接触角由 60º 减小到 10º，PES 膜获得较优的改性效果。 Ar 等离子体改性能明显提高 PES 膜的抗污染性能。改性后膜的污染率由 0.652 变为 0.152，抗污染性能明显增强。 等离子体改性不仅能提高膜表面的亲水性跟抗污染性，还有节能环保无公害的优点，具有广泛的应用前景。^【26】