中文摘要：

聚偏氟乙烯（PVDF）具有优良的抗氧化、耐高温和化学稳定性，已成为一种占主导地位的中空纤维超滤膜，但在水处理领域应用中存在透水量低、抗污染性差和强度偏低的问题，本研究采用物理共混的方法，对PVDF进行亲水改性；将材料工程科学中的有机－无机杂化技术引进到制膜技术中，采用溶胶－凝胶的方法将无机纳米材料混入PVDF超滤膜，以提高膜强度。本项目着重研究共混体系中疏水性高聚物和亲水性高聚物的相容性以及杂化体系中有机－无机相间的分散性和相容性。其中PVDF这类疏水性膜的溶胶－凝胶杂化纳米增强方法未见报道。本项目的研究研究结果对研究疏水性膜的纳米增强有一定的指导意义。高亲水性和高强度平板膜的研究为PVDF中空纤维膜的研制提供了工艺参数。

结论摘要：

无机纳米粒子SiO2，TiO2，Al2O3均能与PVDF共混，制备无机-有机杂化膜。且无机粒子对PVDF超滤膜的力学性能和超滤性能有显著影响。膜的力学性能（拉伸强度和弹性模量）提高，其主要原因是添加的无机粒子改变了PVDF的成膜过程，从而使膜的最终结构和结晶度发生了变化。但无机和有机相间难形成共价键或较强的氢键；SiO2-PVDF杂化膜的热学性能变化不大。适量添加无机纳米颗粒能使膜结构致密，膜结晶度升高。 无机纳米粒子会提高膜的亲水性。当制膜液当制膜液中不含致孔剂时，适量的SiO2颗粒并能使膜的孔隙率提高，导致膜的纯水通量增大。当制膜液中含添加剂时，SiO2颗粒或溶胶则会使膜致密化，膜的纯水通量降低。尽管SiO2纳米颗粒能降低制膜液对非溶剂水的容纳能力，有使成膜速度加快的趋势。但同时SiO2能显著增大制膜液的粘度，从而使得凝胶时制膜液中的溶剂和凝胶浴中的水交换阻力增大，凝胶速度减慢，表层加厚。增厚的表层进一步阻碍了表层下部的溶剂与水的交换，使得支撑层的指状孔变短，朝海绵状结构转化，使杂化膜趋于致密。