Page 215 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 李杨松，等: 壳聚糖/聚乳酸复合膜的制备及其吸附性能 ·1829·

程有序排列在材料内部，形成晶体结构。随着 CS 当CS与PLA体积比为7∶5 时，拉伸强度为2.55 MPa，
的加入，2θ=18.6°处的衍射峰逐渐弱化，复合膜在 断裂伸长率为 24.96%。复合膜的力学性能越好，越
2θ=20°~24°间出现了大而宽的弥散状衍射峰，说明 能承受住滤液流通过程中的外加压力。
加入 CS 在一定程度上改变了复合膜的结晶形态， 2.3 纯水通量
CS 的涂覆过程并无明显的牵伸，这就决定了 CS 分 CS/PLA 复合膜的纯水通量和水接触角如图 4
子链更多的是以无定形的状态存在于材料中。 所示。

图 2 CS/PLA 复合膜的 XRD 谱图 图 4 CS/PLA 复合膜的纯水通量和水接触角（插图为局
Fig. 2 XRD patterns of CS/PLA composite membranes 部放大）
Fig. 4 Pure water flux and water contact angle of CS/PLA
2.2 力学性能 composite membranes (insert is partial enlarged
diagram)
CS/PLA 复合膜的力学性能和数据见图 3 和表 1。
由图 4 可以看出，纯 PLA 静电纺纤维膜纯水通
2
量达到 27985.07 L/(m ·h)，此结果与静电纺 PLA 纤
维膜的截面图（图 1a1）的结构相符合，说明纤维
膜疏松多孔，对于水的流通阻力小，有利于提高复
合膜的纯水通量，但纤维间的大孔隙不利于污染物
的阻隔分离。
提高过滤膜的高效低阻性一直是研究者努力的
方向。希望通过 CS 的复合在提高复合膜阻隔性的
同时，能最大程度地保障其过滤通量。从图 4 中还
可看出，随着 CS 用量的增加，水接触角逐渐减小，

图 3 CS/PLA 复合膜的力学性能 提高了复合膜的亲水性。当 CS 与 PLA 体积比从 0∶
Fig. 3 Mechanical properties of CS/PLA composite membranes 5 到 9∶5 时，其水接触角依次为 100.5°、69.3°、65.2°、
53.5°和 47.4°。膜在亲/疏水基团和表面粗糙度的影
表 1 CS/PLA 复合膜力学性能数据
Table 1 Mechanical properties of CS/PLA composite membranes 响下会呈现出不同的水接触角。对于纯 PLA 静电纺
V(CS)∶V(PLA) 纤维膜，固-液-气三相接触线在铺展的过程中受到
粗糙结构的阻碍，其水接触角较大，展现出疏水性。
0∶5 3∶5 5∶5 7∶5 9∶5
而复合膜的水接触角随着 CS 用量的增加逐渐减小。
拉伸强度/MPa 0.10 1.32 1.96 2.55 2.87
这主要是因为，CS 分子结构中大量的氨基和羟基基
断裂伸长率/% 50.56 28.64 26.33 24.96 23.07
团的存在，赋予了复合膜较强的亲水性，与此同时，

由图 3 可以看出，PLA 纤维膜的力学性能较差， 随着 CS 表层致密性及平整度的增加，使得复合膜
几乎无任何抗拉能力，这主要是由于其疏松多孔的 的水接触角逐渐减小。虽然亲水性的增加有利于提
结构导致的。随着 CS 用量的增大，CS/PLA 复合膜 高纯水通量，但是膜的厚度及致密性也是影响水通
的拉伸强度有所上升，拉伸强度由 1.32 MPa 提高到 量的关键因素。当 CS 与 PLA 体积比为 3∶5 时，
2
2.87 MPa，断裂伸长率由 28.64%下降为 23.07%（表 1）。 CS/PLA 复合膜水通量达到 3448.28 L/(m ·h)，纯水通
结合图 1 结果分析，随着 CS 用量的增大，膜的厚 量明显减小，结合图 1b2 结果分析，此时，由于 CS
度增加，膜结构紧致，使复合膜的拉伸强度增加。 层表面出现裂纹，导致其水通量仍然很高，但不利