溶液相转化法相分离过程降温速率模拟研究
相分离过程中受到一系列因素的影响，已经有不少的研究人员做过较为系统的研究，但大都针对凝固浴温度、初始铸膜液温度、聚合物相容性等这些影响因素本身对相分离过程的影响，很少涉及由这些影响因素引起的温度变化的作用。本论文针对这一方面的空白，用计算机软件作为辅助，建立模型，预测相分离过程中由这些因素引起的温度变化的路径和产生原因，通过模拟与实验相结合探讨温度变化对膜的形态结构和性能产生的影响。
在一系列假设的基础上，本论文研究和建立了平板膜相分离过程温度演变模型，通过MATLAB计算机软件辅助，以聚氨酯/N，N-二甲基乙酰胺/水(PU/DMAc/H2O)体系为例，模拟预测了凝固浴温度、初始铸膜液温度和膜厚对相分离温度变化的影响，并从热力学和动力学两方面分析了产生这种影响的原因。同时，制备了PU/nMAc/SiO2/H2O体系平板膜，分别对不同的凝固浴温度、不同的初始铸膜液温度以及不同厚度下，温度变化路径对膜的形态结构与性能的影响进行了分析和讨论，发现凝固浴温度、初始铸膜液温度和膜厚都通过热传导或双扩散，对相分离温度的下降速率产生影响，而不论由何种因素引起的变化，降温速率快则生成的膜表层孔较为疏松，亚层孔发展较好，但降温速率过快则导致体系不稳，膜孔均匀性变差。
借鉴平板膜模型的经验，建立中空纤维膜相分离温度演变模型，以PU/DMAc/H2O体系为例，模拟预测了凝固浴温度、卷绕速率和溶剂选取对相分离温度变化的影响，同时，采用湿法制备了PU/DMAc/SiO2/H2O体系中空纤维膜，分别讨论了在不同的凝固浴温度、不同的卷绕速率和不同的溶剂下，温度变化路径对膜孔的生长和膜的形态结构以及性能的影响，发现与平板膜模型预测研究相同的是，相分离过程降温速率都受到热力学和动力学两方面的影响，并对最终膜的形态结构和性能产生作用，不同的是中空纤维膜模型预测的降温时间缩短了，这主要是由于膜的形态和制备方法的差异引起的模型差异而导致的。
- 作者：
- 张学芳
- 学位授予单位：
- 天津工业大学
- 专业名称：
- 材料科学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 肖长发
- 中图分类号：
- TB383
- 关键词：
- 相分离；溶液相转化法；降温速率；平板膜；中空纤维膜
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