【摘要】：本文采用濕法成膜法制備聚氨酯(PU)微孔膜,討論了不同PU(聚醚型1180-PU、聚醚型1190-PU、聚酯型5280-PU、聚酯型5290-PU)、非溶劑(水、甲醇、乙醇、異丙醇)、改性劑(氧化石墨、4,4'-二羥基偶氮苯、聚氯乙烯(PVC))對膜結(jié)構(gòu)、成膜速率、孔隙率、吸濕率、透氣性、親水性、透濕導(dǎo)熱效率及力學(xué)性能的影響。并通過熱力學(xué)三元相圖對聚合物-溶劑-非溶劑三元體系進(jìn)行定性表征,又結(jié)合分子模擬從微觀尺度對性能改性機(jī)理進(jìn)行了分析。對于不同PU,純PU的成膜速率與水分子在PU膜中的擴(kuò)散系數(shù)相關(guān),PU膜的吸濕率與PU膜的自由體積分?jǐn)?shù)相關(guān)。三元相圖中雙節(jié)線位置與PU-DMF軸的距離按1180-PU、1190-PU、5280-PU和5290-PU的順序依次增大。分別在四種PU中添加相同量的氧化石墨均可使膜的大孔結(jié)構(gòu)大幅度減少、界面微孔數(shù)量增多,成膜速率、孔隙率、吸濕率、透氣性、拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率也都有提高。當(dāng)聚醚型PU的軟段比例較高(1180-PU)時(shí),PU膜的改性效果最佳。對于不同非溶劑,成膜速率的快慢程度與溶劑-非溶劑間形成的氫鍵強(qiáng)度密切相關(guān),但孔徑尺寸與分別在溶劑和非溶劑中形成溶劑-非溶劑復(fù)合物的反應(yīng)能差值相關(guān)。三元相圖的雙節(jié)線位置與PU-DMF軸的距離按水、甲醇、乙醇、異丙醇的順序依次增大。水體系下得到的PU膜為不對稱結(jié)構(gòu);而在醇類非溶劑中更易形成形貌均一、分布均勻的多孔結(jié)構(gòu),并且膜的透氣性、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率均較高。采用重氮偶合方法合成4,4'-二羥基偶氮苯,將其添加到PU膜中,分子模擬結(jié)果顯示:4,4'-二羥基偶氮苯中的-OH最容易與PU中的-NH-形成氫鍵。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著4,4'-二羥基偶氮苯用量的增多,PU的成膜速率減緩;膜的大孔形狀變得不規(guī)則、界面微孔數(shù)量增多,熱穩(wěn)定性略有提高,孔隙率、吸濕率、透氣性和力學(xué)性能均有明顯提高。但當(dāng)4,4'-二羥基偶氮苯的用量超過0.6%時(shí),膜的各性能趨于穩(wěn)定。當(dāng)PVC作為改性劑時(shí),分子模擬結(jié)果顯示:PU/PVC質(zhì)量比在90/10時(shí)相容性最好。三元相圖中雙節(jié)線位置與PU/PVC-DMF軸的距離按90/10、70/30、80/20、60/40、100/0的順序依次增大。PU與PVC相容性越好,成膜速率越慢,熱穩(wěn)定性越好。與PU膜相比,當(dāng)PU/PVC質(zhì)量比在90/10時(shí),膜透氣性由0.1561L·cm-Lmin-1增至2.600L.cm-2min-1,透濕導(dǎo)熱效率由0%增至25.18%,斷裂伸長率由414.26%增至430.96%,綜合性能達(dá)到最優(yōu)。
【圖文】：

邐１２逡逑ｔ／ｓ逡逑圖２－２成膜動力學(xué)曲線示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｍｅｍｂｒａｎｃｅ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｋｉｎｅｔｉｃｓ逡逑２．４．２掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）逡逑將樣品膜浸泡在體積分?jǐn)?shù)為５０％丙三醇溶液中４８ｈ，然后自然晾干。測試前將樣逡逑品在液氮中脆斷并將待測面噴金處理，采用ＳＥＭ進(jìn)行觀察。逡逑２．４．３Ｘ射線衍射（ＸＲＤ）逡逑將樣品膜裁剪成所需規(guī)格，以Ｃｕ靶，Ｋａ輻射，采用連續(xù)掃描方式得到試樣的衍逡逑射圖，其中２０的掃描范圍為１０？８０°，掃描速度為４°／ｍｉｎ。逡逑１４逡逑

光敏電阻［１逡逑凝固浴邐Ｉ邐Ａｒｄｕｉｎｏ采集控制器逡逑圖２－１成膜動力學(xué)測試儀結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｓｔｅｒ邋ｆｏｒ邋ｍｅｍｂｒａｎｃｅ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｋｉｎｅｔｉｃｓ逡逑所做成膜動力學(xué)曲線及線性擬合后的示意圖如２－２所示：逡逑５３０邋＾，■ｖ逡逑＼邋＼邐ｙ邋＝－９．４５９３ｘ４－５３１．７逡逑＼＼邐Ｒ２＝邋０．９８１０逡逑５ｌ０：邋＼逡逑３邋＼ｘ逡逑４７０邋－逡逑４５０邋：逡逑？邐４３０邋Ｌ－１￣＞—＞￣Ｉ￣＞￣＇￣？￣Ｉ￣＇￣￣＊￣＞Ｉ￣■—＞￣￣＞ｉ￣￣＞￣＞￣丨丨、卜、丨￣＞￣Ｉ—逡逑０邐２邐４邐６邐８邐１０邐１２逡逑ｔ／ｓ逡逑圖２－２成膜動力學(xué)曲線示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｍｅｍｂｒａｎｃｅ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｋｉｎｅｔｉｃｓ逡逑２．４．２掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）逡逑將樣品膜浸泡在體積分?jǐn)?shù)為５０％丙三醇溶液中４８ｈ，然后自然晾干。測試前將樣逡逑品在液氮中脆斷并將待測面噴金處理，采用ＳＥＭ進(jìn)行觀察。逡逑２．４．３Ｘ射線衍射（ＸＲＤ）逡逑將樣品膜裁剪成所需規(guī)格，以Ｃｕ靶，Ｋａ輻射，采用連續(xù)掃描方式得到試樣的衍逡逑射圖，，其中２０的掃描范圍為１０？８０°，掃描速度為４°／ｍｉｎ。逡逑１４逡逑
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ323.8;TB383.2

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本文編號：2710095