PDMS/PVDF静电纺丝膜的制备及油水分离性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.01.005

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (1): 28-34.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.01.005

PDMS/PVDF静电纺丝膜的制备及油水分离性能研究

李杰, 路祎祎, 石文天(), 郭云杰, 王宇科

北京工商大学机械工程系，北京 100048

收稿日期:2023-06-19 出版日期:2024-01-26 发布日期:2024-01-22
通讯作者: 石文天（1980—），男，教授，从事微细加工和3D打印技术研究，shiwt@th.btbu.edu.cn
E-mail:shiwt@th.btbu.edu.cn
基金资助:
国家科技计划项目申报中心重点研发计划(2022YFC2406004);国家自然科学基金(51975006)

Preparation and oil⁃water separation performance of PDMS/PVDF electrospun membranes

LI Jie, LU Yiyi, SHI Wentian(), GUO Yunjie, WANG Yuke

Department of Mechanical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2023-06-19 Online:2024-01-26 Published:2024-01-22
Contact: SHI Wentian E-mail:shiwt@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

利用静电纺丝技术制备具有特殊浸润性表面用于油水分离研究。对比聚偏氟乙烯（PVDF）与聚二甲基硅氧烷（PDMS）不同配比下静电纺丝的成膜效果，并进行性能表征。研究表明，适量的PVDF可以对PDMS起到助纺与增塑的效果，且微球的存在使膜层表现出更好的疏水性。此外，膜层具有的对水高黏附性是受到毛细吸附与静电作用双重影响。当PVDF与PDMS的配比为2∶1时，膜层显示出对油包水乳液良好的选择透过性，水接触角可达150 °，油接触角几乎为0 °，油水分离率在98 %以上，是油水分离材料良好的候选物。

关键词: 静电纺丝, 聚二甲基硅氧烷, 聚偏氟乙烯, 油水分离

Abstract:

The PDMS/PVDF membranes with a special wetting surface were prepared for oil⁃water separation by using an electrospinning technology. The effect of mass ratio of PVDF to PDMS on the membrane⁃forming performance was investigated. The results indicated that an appropriate amount of PVDF could generate a spinning and plasticizing effect on PDMS， and the presence of microspheres resulted in better hydrophobicity for the membranes compared to those without microspheres. Furthermore， the membranes exhibited a high adhesion to water due to a capillary force and electrostatic interactions. When the mass ratio of PVDF to PDMS was 2∶1， the membranes showed the optimal hydrophobicity with a water contact angle up to 150 ° and an oil contact angle closed to 0 °. The separation rate of the membranes for water⁃in⁃oil emulsions was more than 98 %. This makes the membranes developed in this work a good candidate as an oil⁃water separation material.

Key words: electrospinning, polydimethylsiloxane, polyvinylidene difluoride, oil?water separation

中图分类号:

TQ320.72⁺1

李杰, 路祎祎, 石文天, 郭云杰, 王宇科. PDMS/PVDF静电纺丝膜的制备及油水分离性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(1): 28-34.

LI Jie, LU Yiyi, SHI Wentian, GUO Yunjie, WANG Yuke. Preparation and oil⁃water separation performance of PDMS/PVDF electrospun membranes[J]. China Plastics, 2024, 38(1): 28-34.

图/表 8

图1 PDMS/PVDF静电纺丝膜的制备流程

Fig.1 Preparation process of PVDF/PDMS electrospinning membranes

图2 静电纺丝膜的SEM照片

Fig.2 SEM of different PVDF/PDMS electrospun membranes

图3 膜P3的EDS分析

Fig.3 EDS analysis of membrane P3

图4 不同膜的FTIR和PVDF的相变原理

Fig.4 FTIR of different membranes and the principle of PVDF phase transition

图5 膜表面的浸润性

Fig.5 The wettability of the membrane surface

样品	最大拉力/N	断裂伸长率/%	断裂强度/MPa
P0	0.91	36.93	0.97
P1	1.75	81.18	0.54
P2	5.07	86.15	1.15
P3	2.64	68.30	1.84
P4	2.56	66.10	1.82
P5	0.48	103.85	0.38

表1 PDMS/PVDF静电纺丝膜的力学性能数据

Tab.1 Mechanical properties of PDMS/PVDF membranes

图6 膜的油水分离能力

Fig.6 Oil⁃water separation capacity of the membranes

图7 10次分离循环内不同膜的分离效率

Fig.7 Separation efficiency of different membranes in ten separation cycles

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Preparation and oil⁃water separation performance of PDMS/PVDF electrospun membranes

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