高分子分离膜材料及研究进展.

含氟高分子材料
含氟高分子材料包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等，其突出特 点是耐腐蚀性能，适合用于电解等高腐蚀场合的膜材料。聚偏氟 乙烯是偏氟乙烯的均聚物，其中-C-F-键能较高，具有良好的化学 稳定性、机械强度，作为膜材料具有很好的耐温、耐腐蚀，耐溶 剂性，多用于制备超滤膜。由于聚偏氟乙烯制备的分离膜表面自 由能低，呈非极性，故疏水性强，容易吸附水中蛋白质、胶体粒 子等疏水性物质而造成膜污染。为改善此类分离膜表面的强疏水 性，常对膜材质基体进行改性，如通过共聚、嵌段共聚等方式在 膜材料中引入亲水性基团，也可以对分离膜表面进行接枝、辐照 以提高其亲水性。
2 聚丙烯腈 聚丙烯腈分子基团上存在着强极性氰基，内聚能大，具有良 好的耐有机溶、耐霉菌性、耐水解性和抗氧化性。聚丙烯腈成膜 后平滑柔韧，被广泛用于制备超滤膜。然而聚丙烯腈是一种具有 线性结构的热塑性材料，热稳定性差，分离膜表面的亲水性较差 ，易造成膜污染。
聚酰胺类材料
1 聚酰胺类 聚酰胺类高分子是指含酰胺链段（-CONH-）的一系列聚合 物，其突出特点是机械强度高、化学稳定性好，特别是高温性能 优良，适合制作需要高机械强度场合的分离膜，由于聚酰胺类膜 对蛋白质溶质有强烈的吸附作用，容易由蛋白质吸附造成的膜污 染，降低膜通量的恢复和膜质量。改善膜表面的亲水性及粗糙度 为改善防污染性能提供了思路，如表面涂覆、表面聚合、嵌段共 聚等。
聚砜类材料
聚砜类膜材料具有良好的耐氯、耐酸碱的化学性能以及化 学稳定性、机械强度、耐热性，最高使用温度达120 ℃，ｐＨ值 适应范围1～13。由聚砜制成的膜具有膜薄、内层孔隙率高且微 孔规则等特点，适合制作超滤膜、微滤膜和气体分离膜，并用 于制作复合膜的底膜。然而其制备的分离膜亲水性和抗污染性 能较差，在操作中容易遭到污染，导致膜的使用寿命降低。常 通过共聚、共混、表面接枝等方式对其进行改性，以改善分离 膜表面亲水性、机械强度、渗透性能和抗污染性能。
高分子分离膜材料及研究进展
主讲人：关丽涛
天然高来自百度文库子材料类 天然高分子材料类主要包括改性纤维素及其衍生物类、壳 聚糖类，此外，海藻酸钠类也是天然分离膜原料。
1 纤维素类
纤维素是一类资源丰富的天然高分子化合物，主要取源于 植物细胞材料，为可再生资源。纤维素高分子中椅形环状的葡 萄糖单元结构含有３个羟基基团，羟基之间形成分子间氢键， 因而纤维素的线型链结构排列比较规则，结晶度较高，结构稳 定，高度亲水而不溶于水。纤维素及其衍生物成膜性能好，成 膜后其有选择性高、亲水性强、透水量大等优点，广泛用于微 滤和超滤，也可以用于反渗透、气体分离和透析等。
2 壳聚糖类
甲壳素的化学结构与纤维素类似，是一种天然有机高分子惰性 多糖，无毒无味、耐酸碱、耐高温、耐腐蚀，具有稳定化学。甲壳 素分子中存在氢键作用，其分子链结构排列有序，所以甲壳素不溶 于水、一般有机溶剂、酸或碱溶液。甲壳素来源广泛，环境友好， 是一种具有潜在使用价值的天然资源，成膜后有较好的力学性能和 生物相容性，适合制作人工器官内使用的透析膜。壳聚糖也是一类 天然分离膜材料，由甲壳素脱乙酰化制得，分子中存在的碱性氨基 基团，经质子化后失去氢键能力，可溶于酸性溶液。由于壳聚糖分 子内含有反应活性的羟基、氨基，易进行化学修饰（酰基化、硫酸 酯化、羟乙基化、羧甲基化等），成膜后具有良好的亲水性、透过 性，适合分离水系物料。目前，壳聚糖及其衍生物多用于制备反渗 透膜、渗透汽化膜、纳滤膜、超滤膜等，并得到了很好的应用。
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2 聚酰亚胺 聚酰亚胺因分子主链上含有芳环结构，具有优良的力学性 能、热稳定性和化学稳定性，其分离膜具有高透气性和高选择 性，广泛应用于气体分离膜。其结构较易设计，可以在分子水 平上设计出符合分离体系要求的分子结构。由于聚酰亚胺分子 链刚性较强，以及分子链间存在强相互作用，芳香族聚酰亚胺 溶解性较差，成膜困难。为改善聚酰亚胺可溶性，通常在聚合 物分子链中引入柔性基团（如醚键、硫醚键、亚甲基等），大 侧链基，构建非共平面结构、不对称结构、脂环结构等。
聚烯烃类材料 聚烯烃类材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、
聚丙烯酰胺等。这类材料是工业产品，材料易得，加工容易；除 了少数几种之外，一般疏水性强，耐热性差，主要用于制备微滤 膜、超滤膜、密度膜等。
1 聚乙烯醇 聚乙烯醇是一种水溶性聚合物，由于含有大量羟基，具有良
好的亲水性、耐酸性，成膜后表现出卓越的耐油脂、抗蛋白质污 染性能，多用于制备超滤膜和反渗透膜。但聚乙烯醇膜材料易发 生溶胀、强度低、耐压性差、易发生蠕变，常用聚苯胺、醋酸纤 维素等对其改性，以提高膜的耐水性、力学性能和选择性。