罗文正 林红 夏烈文

关键词：聚偏氟乙烯;多壁碳纳米管;力学性能

1.引言

膜分离技术在化工生产、蛋白質分离、环境水处理等方面越来越多地得到应用[1-4]。膜的强度对于膜的应用往往是关键的制约因素。PVDF是一种较好的铸膜材料，然而PVDF膜强度低。采用编织管强化的方法可以提高膜强度，但成本较高。采用在铸膜液中加入添加剂的方法可以一定程度上提高膜的强度，满足膜的应用需要。

2 实验部分

将PVDF和添加剂加入到80℃无水DMF，充分分散均匀。将铸膜液浇渡到70℃的铸膜板上，刮涂平整，静置一定时间后将膜连同铸膜板全部浸泡在30℃的去离子水中24 h。取出，置于室温下饱和的Mg2SO4溶液平衡上方备用。膜的力学性能测试采用长60 mm，宽4 mm的哑铃形样条，用电子万能试验机在室温下测定，拉伸速率为10 mm/min，每个条件的膜测试6个平行试样。

3 结果与讨论

图1显示了羧基化碳纳米管对PVDF膜的拉伸强度和断裂伸长率的影响。由图可见，当PVP用量较少时，膜的抗拉强度随MWCNTs-COOH含量增加而减小，可能是由于碳米管分散不佳所致。当PVP含量增加后，这种趋势减弱，特别是当PVP用量增加到9%后，抗拉强度随MWCNTs-COOH含量增加而适度增大。从图2可见PVP用量较小时，膜的断裂伸长率随碳纳米管用量增加而减小，这与文献报道的类似 [5] 。但当PVP用量增加后，断裂伸长率随碳纳米管用量增加有极大值。

图1还显示当碳纳米管添加量小时，随PVP添加量增加膜的性能下降。这可能是因为PVP对膜孔结构有增大作用，使得膜抗拉伸强度和断裂伸长率降低[6]。但是碳纳米管添加较多时，这种降低作用减弱，与文献报道的相似[7]。

碳纳米管和PVP对PVDF膜的力学性能有显著影响。适量的碳纳米管和PVP的加入能提高膜的强度，抗拉强度和断裂伸长率最大可分别可达8.15 MPa和140.78%。

参考文献：

[1]Loeb S， Sourirajan S. High flow porous membranes for separating water from saline solution[J]. US，1964.

[2]罗世龙，张中，韩坤坤，等.膜分离技术在食品工业中的应用[J].安徽农业科学，2021，49（6）：43-46.

[3]罗芳.生物化工及膜分离技术分析[J].云南化工，2019，46（5）：87-88.

[4]吴全贵，祝媛媛.膜分离技术在水质处理净化领域的应用分析[J].当代化工研究，2021，120-121.

[5]王微，董林.多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜的制备及表征[J].高分子材料科学与工程，2017，33（8）：163-177.

[6]王蕾，韩君，徐愿坚，等.亲水性聚偏氟乙烯超滤膜的制备[J].水处理技术，2017，43（3）：39-46.

[7]蔡星，陈昊，纪炜，等.聚偏氟乙烯共混膜的抗污染改性探究[J].水处理技术，2020，46（3）：35-38.

作者简介

1罗文正（2000.11.30），男，汉，四川宜宾人，乐山师范学院新能源材料与化学学院  在读学生，学历：本科。

2林红，女，汉，四川内江人，学历：研究生   主要研究方向为高分子材料。

3夏烈文，男，汉，重庆涪陵人，研究生，主要研究方向为化工与环境材料。

项目：大学生创新创业训练项目（编号S202010649098）;“天然产物化学与小分子催化”四川省高等学校重点实验室重点项目 资助。