研究聚乙烯醇与聚己内酰胺合金膜材料制备及其性能表征

[摘 要]以甲酸作共溶剂，将蒸馏水当成沉淀剂，然后以固相转变法得到聚乙烯醇和聚集内酰胺合金。本文通过黏度法、DSC法等对聚集内酰胺的相容性、亲水性等性质进行了分析探讨，并得到他们均有良好的相容性。合金膜材料相比纯纯PVA有更加出色的热稳定性。

[关键词]聚乙烯醇；聚集内酰胺；制备；性能

中图分类号：TD32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0110-01

引言

为了使膜材料得以改性、膜结构得到改善，通常可以采用高分子共混方法，该方法经济性良好，而且操作简单。作为对高分子合金成膜及成膜性能作用十分明显的性质之一，相容性得到越来越多学者的重视。PVA的亲水性优良，利于成膜，然而却容易在水中出现溶胀现象，严重时可能会溶解。聚己内酰胺由于成膜性不理想，在膜分离的实际运用中使用受限。本文运用溶液共混合液-固相转法，使聚乙烯醇和聚己内酰胺合金化成膜，并科学地运用协同效应，使其亲水性得到优化，从而有效控制合金膜结构，该研究具有一定的现实意义。

1 实验介绍

1.1 实验仪器和试剂

本实验采用的试剂包括聚己内酰胺（PA-6）、聚乙烯醇（PVA）和甲酸。其中PVA的醇解度是98%，聚合度为120；甲酸浓度为85%。本实验使用的仪器包括傅里叶变换红外光谱仪、功率补偿型差示扫描量热仪、热重分析仪、接触角测定仪、乌氏粘度计和阿贝折光仪。

1.2 共混物的制备

本实验制备了质量浓度4mg/mL的聚乙烯醇/聚己内酰胺合金稀溶液，然后将他们溶解在甲酸里，经历过滤和搅拌使共混物的中聚乙烯醇的质量比依次是100%、90%、80%、70%、50%、30%、20%、10%和0。按照与上述一致的方式制备出80mg/mL的共混溶液，该溶液浓度较高，沉淀剂选择蒸馏水，从而制备得到聚乙烯醇/聚己内酰胺固体混合物。

2 性能分析

2.1 聚乙烯醇/聚己内酰胺共混稀溶液性能分析

本实验选择了乌氏黏度计进行测量，对聚乙烯醇/聚己内酰胺共混稀溶液的黏数，并得到了特性黏数的百分质量比图（图1），根据图中7个测点不难发现，特性黏数表现出良好的线性关系，这种线性关系是符合高分折哦溶液相容性原理的，因此可以得出聚乙烯醇/聚己内酰胺溶液共混稀溶液拥有良好相容性。

本实验使用阿贝尔折光仪分析了聚乙烯醇/聚己内酰胺共混溶液的折光指数情况，并研究了折光指数和不同比例溶液的关系，绘制出折光指数-百分质量关系图，从观测的六个点观察，可发现二者依旧呈现出很好的线性依变关系（图2）。通过上述线性关系我们也能得出结论：聚乙烯醇/聚己内酰胺在稀溶液中相容性较好。

2.2 聚乙烯醇/聚己内酰胺共混固体物相容性研究

为了实验顺利进行，本节实验全程在惰性气体的保护下进行，采用的惰性气体为氮气。以每分钟提升10摄氏度的速度对聚乙烯醇/聚己内酰胺共混固体物玻璃化转变温度进行测定，并得到图3的DSC图线。

图3中，a曲线比例为0：：10，玻璃化转变温度（下文用Tg表示）为49℃；b曲线比例为10：90，Tg=51℃；c曲线比例为20：80，Tg=52.5℃；d曲线比例为30：70，Tg=54.6℃；e曲线比例为40：60，Tg=56.2℃；f曲线比例为100：0，Tg=84.3℃。根据该图，我们可以观察出6条曲线的变化规律基本一致，都有比较显著的玻璃化转变过程。并且当聚乙烯醇的含量提高时，共混物和聚乙烯醇的Tg逐渐靠近，这表明聚乙烯醇和聚己内酰胺的相容性良好。

实验中运用FTIR法测定了聚乙烯醇/聚己内酰胺共混物，得到聚乙烯醇/聚己内酰胺共混固体物FTIR谱图（图4），随着聚己内酰胺质量比的减小，羟基特征峰逐渐朝着低频率方向迁移，说明聚乙烯醇和聚己内酰胺之间存在很强的相互作用力，而且属于氢键类作用力，这也足以说明聚乙烯醇/聚己内酰胺共混固体是相容的。

2.3 聚乙烯醇/聚己内酰胺共混物热稳定分析

本实验采用热重分析仪分析聚乙烯醇/聚己内酰胺共混物的热稳定性，观察得出随着PVA质量比的减少，分解温度不断降低，共混物的分解温度是介于聚乙烯醇和聚己内酰胺之间的。之所以PVA质量比降低会导致分解温度降低是由于聚乙烯醇和聚己内酰胺的大分子之间存在互相缠绕影响，导致规整性受到不良影响，最终使热稳定性下降。

3 结论

笔者基于协同效应研究了合金膜的成膜性能，并介绍了聚乙烯醇/聚己内酰胺系列合金膜材料的制备，通过黏度法、折光指数、DSC、FTIR研究了聚乙烯醇/聚己内酰胺的相容性，并证明了其良好的相容性，足以证明该合金膜料可以广泛应用在膜分离的实际运用中。

参考文献

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