في عام 1960 ، تم إعداد أول فيلم رفيع تجاري من خلال عملية تحويل الطور ، مما يمثل علامة فارقة مهمة في مجال تكنولوجيا فصل الغشاء. بعد هذا الاختراع الكبير ، بدأ فصل الغاز ، والترشيح الدقيق ، والترشيح الفائق والتناضح العكسي ، وما إلى ذلك ، أن تكون كبيرة - الصناعية المقيسة. في الوقت الحاضر ، يغطي تطبيق تقنية فصل الغشاء جميع المجالات الصناعية تقريبًا ، مثل مجال التكنولوجيا الحيوية والطاقة والإلكترونيات والتطبيقات البيئية والكيميائية. منذ الثمانينيات ، أبلغ عدد من الدراسات عن خصائص أداء أغشية PVDF. بالمقارنة مع مواد البوليمر التجارية الأخرى ، اجتذبت الفلوريد البوليفينيليدين (PVDF) كمواد غشاء الكثير من الاهتمام. وذلك لأن مادة فلوريد البوليفينيليدين لها أداء ممتاز ، مثل القوة الميكانيكية العالية ، والاستقرار الحراري الجيد ، والمقاومة الكيميائية القوية ، ومقاومة المياه العالية ، وذلك أساسًا لدراسة واستكشاف أداء مادة الفلوريد البوليفينيليدين ، وأكثر في فهم خصائص PVDF.

غشاء الفلوريد البوليفينيليدين (PVDF)

في السنوات الأخيرة ، أصبح غشاء الفلورايد البوليفينيليدين (PVDF) أحد أكثر مواد الغشاء شعبية. على الرغم من أن أغشية PVDF ليست مسعورًا مثل polytetrafluoroethylene (PTFE) و polypropyl (PP) ، مقارنة مع مواد أخرى مثل البوليميد (PI) ، وسلفون البولي إيثر (PE) و polysulfone (PS) ، و PVDF أكثر هيدروبية. نظرًا لتعقيد وخصوصية اختيار المذيبات ، فإن إعداد فيلم البولي بروبيلين وفيلم PTFE بواسطة طريقة تحويل الطور له حدود. لذلك ، لا يزال PVDF هو الخيار الأفضل للمواد الغشائية في مجال التطبيق ، مثل تقطير الغشاء وتطبيق موصل الغشاء. سبب هذا الاستنتاج هو أن PVDF يمكن حلها بسهولة في المذيبات العضوية المشتركة. أظهرت سلسلة من التحقيقات أن طريقة تحويل الطور تستخدم هطول أمطار بسيط للغاية لإعداد أغشية PVDF المسامية. علاوة على ذلك ، فإن الاستقرار الحراري لأغشية PVDF يجعله خيارًا مثاليًا ومواد فيلم رقيقة شهيرة لمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية. نظرًا لقوته الميكانيكية العالية والمقاومة الكيميائية الممتازة ، يعد غشاء PVDF خيارًا أفضل من مواد الأغشية الأخرى. خصائصها المتميزة تجعلها أكثر ملاءمة لتطبيقات معالجة المياه العادمة. علاوة على ذلك ، يمكن تنقية غشاء PVDF من خلال عملية استخراج المستوى المنخفض لإنتاج بوليمر نقي خاص به. وهذا يتيح استخدامه على نطاق واسع في مجالات الطب الحيوي والبيولوجي. تختلف عن البوليمرات البلورية الأخرى ، PVDF نفسها لديها درجة عالية من التوافق مع البوليمرات الأخرى ، مثل poly (methyl methacrylate) (PMMA) ، من بين مجموعة متنوعة من مكونات المذيبات المختلطة. يمكن أن تساعد هذه الخاصية الغشاء في إتقان أدائها الخاص وتحسين ، وتعزيز أداء أفضل في عملية إعداد الغشاء. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على بعض الوظائف المحددة عن طريق مزيد من التعديل الكيميائي ، ويمكن أيضًا إجراء ربط - الربط عند تعرضه لإشعاع شعاع الإلكترون أو إشعاع جاما.

بالإضافة إلى مواد غشاء PVDF ، هناك بعض مواد غشاء البوليمرات الفلورية الأخرى ، مثل البولي (الفلورايد الفينيليدين - سداسي فلوبروبيلين) (P (VDF - HFP)) ، وما إلى ذلك. لذلك ، فإن المواد الغشائية P (VDF - HFP) لها تطبيق واعد أكثر في تطبيق موصل الغشاء من مادة غشاء PVDF. يمكن أيضًا استخدام P (VDF - HFP) كمواد فصل في مجال الليثيوم القابل لإعادة الشحن ، لأنه يحتوي على قدرات أكثر غير متبلورة غير متبلورة يمكن أن تمنع كميات كبيرة من الكهربات السائلة.

الاستقرار الحراري لـ PVDF

كما نعلم جميعًا ، جذبت PVDF اهتمامًا واسعًا في مجال التطبيق بسبب استقراره الحراري الممتاز. بشكل عام ، فإن الفلوروبمرات أكثر استقرارًا من الهيدروكربونات. إن العالية الكهربية من ذرات الفلور على السلسلة وأداء التفكك العالي للربط C - F يوفر الفلور البوليمر مع الاستقرار العالي. على الرغم من استقرار عمومًا أو خاملًا ، فقد لوحظ تدهور PVDF خلال عمليات درجة الحرارة المرتفعة. تمت دراسة التدهور الحراري لـ PVDF في فراغ متوسط ​​درجة الحرارة المتوسطة والخفيفة والعالية. أظهرت النتائج أن التدهور الحراري لـ PVDF عند ارتفاع درجة الحرارة تحت الفراغ ناتج عن إزالة الهيدروفلور (أو فقدان HF) ، وهو أيضًا آلية التدهور الحراري. يمكن أن يؤدي القرب إلى عدد من التفاعلات الكيميائية ، بما في ذلك تكوين الروابط الكربونية المزدوجة الكربونية (C = C) أو تشابك البوليمر. تين. 1 يوضح رسم تخطيطي للآلية الممكنة لإزالة الهيدروفلور في PVDF. اقترح ردود أخرى محتملة ، مثل تشكيل الجذور الليبرالية

التحلل الحراري غير الموحد لـ PVDF هو نتيجة التبلور عند 160 ℃. وقد لوحظ أن عينات غشاء PVDF أظهرت إزالة الخلايا غير المتكافئة في معدلات تدهور مختلفة. هذا بسبب الأشكال المختلفة للكريات. تحدث عملية التحلل بشكل أساسي في المنطقة البلورية بدلاً من المنطقة غير المتبلورة ، في حين أن هذا لا يحدث في عمليات تدهور البوليمر الأخرى. يتحكم اختفاء فلوريد الهيدروجين في عملية التدهور الذي يتم فيه كسر سلسلة صغيرة أو متقاطعة - تظهر نتائج المعالجة الحرارية أن التغيرات التركيبية والتوافقية في السلاسل الجزيئية تظهر في طيف الأشعة تحت الحمراء بسبب وجود عدد كبير من نطاقات الامتصاص الإضافية في عملية التبلور ، وتتماشى -

المقاومة الكيميائية لـ PVDF

يختلف PVDF عن معظم المواد الكيميائية حيث يتم حلها في المذيبات الجزئية مع الاستقرار الكيميائي الجيد. تشمل بعض هذه المذيبات العديد من المواد الكيميائية القاسية ، مثل الهالوجينات والأكسدة ، والأحماض غير العضوية ، وكذلك المذيبات الدهنية والعطرية والكلور. وفقًا للمعلومات المقدمة من أحد الموردين الرئيسيين لـ PVDF ، أي Akama Corporation ، يعتبر الاستقرار الكيميائي لـ PVDF هو الأكثر تميزًا بين المواد الكيميائية المذكورة أعلاه. ومع ذلك ، فإن الاستقرار الكيميائي الجيد لـ PVDF تضرر بشكل خطير من الاسترات والكيتونات والحلول القلوية القوية. لذلك ، فإن الاستقرار الكيميائي لأغشية PVDF هو مصدر قلق في تطبيق معالجة مياه الصرف الصحي أو موصل الغشاء لامتصاص الغاز الحمضي. والسبب هو أن غشاء PVDF يتم وضعه في محلول قلوي قوي ويتعرض للغسيل الكيميائي القلوي ، مما يقلل إلى حد كبير من استقراره.

حتى الآن ، تم العثور على عدد قليل من الدراسات حول الاستقرار الكيميائي لأغشية PVDF ذات صلة بهذا التطبيق. بعد العلاج القلوي الساخن ، أصبح لون الفلور لأفلام PVDF أغمق ، مما يشير إلى أن إزالة الهيدروفلور في سلسلة البوليمر أدت إلى تكوين روابط C = C. أظهرت التحقيقات أن الهجمات الكيميائية لهيدروكسيد الصوديوم على أغشية PVDF يمكن تسريعها عن طريق تطبيق الضغط. وعندما يتم تطبيق ضغط كاف ، تظهر الشقوق في الغشاء. أظهروا أن محلول هيدروكسيد الصوديوم يمكن أن يهاجم كيميائيًا تشكل ألفا على PVDF ويمكن أن يلاحظوا تلاشي عينات PVDF المغطاة في محلول هيدروكسيد الصوديوم. في الوقت نفسه ، تمت دراسة التفاعل بين PVDF و Sodium Hydroxide المائي في وجود أو عدم وجود ملح أمونيوم الرباعي أو هاليد الفوسفور كمحفز نقل الطور. وقد لوحظ تغيير لون PVDF بعد أن تم غمر الغشاء في محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي لبضع ساعات في درجات حرارة عالية ، وقد تم تسريع هذا التفاعل بشكل كبير مع وجود بروميد رباعي الممتلكات (TBAB) ، والتي تعتبر TBAB بمثابة حشد جيد للقمع الأسود. كشفت نتائج تحويل الأشعة تحت الحمراء (FTIR) عن تكوين روابط كربونية مزدوجة وثلاثية الكربون ، والتي تعزى إلى القضاء على جزيئات الفلوريد الهيدروجين. استنادًا إلى المعلومات الموضحة أعلاه ، يمكن استخلاص عدة استنتاجات: في تشكل ألفا ، يهاجم محلول هيدروكسيد الصوديوم كيميائيًا PVDF و

لإنهاء لونه. يمكن تسريع الهجوم الكيميائي/تفاعل هيدروكسيد الصوديوم على PVDF مع زيادة درجة الحرارة ووجود محفز. العوامل المذكورة أعلاه ، مثل درجة الحرارة والضغط ووقت التعرض وتواتر دورة الهجوم والتركيز الكيميائي ونوع الإجهاد الميكانيكي ، لها تأثير مهم للغاية على كيمياء غشاء PVDF. ستكون الأبحاث ذات الصلة ذات أهمية كبيرة ، لكنها لا تزال صعبة للغاية.

السبب في أن فيلم الفلوريد البوليفينيليدين قلق للغاية وتطبيقه هو أنه مقارنة بأفلام المواد البوليمر الأخرى ، فإنه يحتوي على خصائص رائعة ، مثل الاستقرار الحراري العالي ، والاستقرار الكيميائي والخصائص الميكانيكية ، واستقرار التحلل المائي. الآن في سوق تطبيقات الغشاء ، اتخذ غشاء PVDF موقفًا مهيمنًا مطلقًا ، مما يدل على تأثير علاج مرتفع للغاية. على الرغم من ذلك ، سيظل أداء الغشاء يتأثر وسيتم ترك بعض العيوب في عملية التقديم.

1) بسبب ارتفاع الكارهة للماء لغشاء PVDF ، يتطلب التطبيق الفعلي القدرة على الغشاء المائي لغشاء PVDF ، لذلك سيتم تنفيذ تعديل الماء المائي من غشاء PVDF. قد تؤدي عملية علاج غشاء PVDF إلى تغيير البلورة أو التشكل في الغشاء ، وتغيير القوة الميكانيكية أو مقاومة التأثير للغشاء الناجم عن القريب والداخل.

2) عندما يتم علاج غشاء PVDF في درجة حرارة عالية ، فإنه سيؤدي إلى تفاعل Dehydrofluoride ، مما يقلل بشكل كبير من استقرار الغشاء. لذلك ، يجب أن نولي اهتمامًا لتأثير درجة الحرارة عند التعامل مع غشاء PVDF.

3) بالإضافة إلى التأثيرات المذكورة أعلاه ، ستتأثر المقاومة الكيميائية لغشاء PVDF ببعض المذيبات ، مثل الحلول القلوية القوية والإسترات والكيتونات