PPTA/PSF原位共混膜及其聚胺復(fù)合膜的設(shè)計(jì)與構(gòu)建
發(fā)布時(shí)間:2021-10-10 21:14
目前常見(jiàn)的聚酰胺薄層復(fù)合膜,通常采用多胺水相(如哌嗪或?qū)Ρ蕉罚┤芤汉途饺柞B扔袡C(jī)相溶液經(jīng)界面聚合反應(yīng)生成的功能層附著在聚砜(PSf)超濾膜(基膜)表面制得,廣泛應(yīng)用于污水資源化、苦咸水和海水淡化。因此,從結(jié)構(gòu)上看,傳統(tǒng)復(fù)合膜依然存在以下兩點(diǎn)不足:1)提高基膜與脫鹽功能層之間結(jié)合牢度,進(jìn)一步延長(zhǎng)膜使用壽命。2)改善基膜的耐壓性。但是,目前的改良方法僅僅是單方面的,要么僅關(guān)注提高基膜耐壓密性,要么僅提高功能層與基膜的結(jié)合強(qiáng)度。本研究從分子設(shè)計(jì)角度提出利用剛性高分子聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)一方面增強(qiáng)PSf基膜耐壓性,另一方面利用"植入"的PPTA端基官能團(tuán)-NH2參與界面聚合反應(yīng),與聚酰胺功能層以化學(xué)鍵連接,同時(shí)利用PPTA與功能層酰胺鍵之間較強(qiáng)的氫鍵作用,來(lái)提高功能層與基膜的結(jié)合強(qiáng)度。首先,以對(duì)苯二胺和對(duì)苯二甲酰氯為反應(yīng)單體,通過(guò)低溫溶液縮聚法在PSf/NMP溶液體系中原位合成PPTA,制備出PPTA/PSf原位共混鑄膜液。通過(guò)FTIR、XRD分析表明,在PSf/NMP體系下成功合成了PPTA。以得到最大重均分子量為標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)控制原位共混比、助溶劑LiC...
【文章來(lái)源】:天津工業(yè)大學(xué)天津市
【文章頁(yè)數(shù)】:127 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-2纖維素類(lèi)衍生物結(jié)構(gòu)式??Fig?]-2?The?chemical?strucUire?of?化e?cellulo化?derivative??1.2丄2累諷(PSf)類(lèi)膜??
].2丄3聚醜胺(PA)類(lèi)膜??聚醜胺類(lèi)膜主要分為脂肪族聚醜胺膜、聚諷酷胺膜和芳香聚酷胺膜等。??脂肪族聚醜胺的代表主要是尼龍,該膜優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度好、耐有機(jī)試劑、抗張強(qiáng)??度好,但是不耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿。??聚諷酌胺膜即聚苯諷二甲醜胺,常用于制備超濾膜,其優(yōu)點(diǎn)是具有耐高溫、??耐酸堿、耐有機(jī)試劑等特性,可W用于水系或非水系的分萬(wàn)操作。??芳香聚酪胺膜主要有反滲透和納濾復(fù)合膜。其特征一般是W聚楓多孔膜為支??撐膜,聚酷胺層為分離功能層,因聚醜胺功能層親水性好旦厚度較薄,既保證了很高的脫鹽率又保證了較高的通量。而且,這種膜在具有良好的耐熱性和力學(xué)穩(wěn)??定性。但是,其缺點(diǎn)是不耐氯。此外,當(dāng)pH?>12時(shí),聚醜胺層也會(huì)發(fā)生水解。??在高溫下,聚醜胺功能層對(duì)蛋白質(zhì)類(lèi)具有強(qiáng)烈的吸附導(dǎo)致膜被污染,性能下降。??己商品化膜的主要公司是Du化nt、GE、DOW和時(shí)代沃頓等。??1.2.1.4含氣聚合物??
等人ts-W首次提出溶解-擴(kuò)散機(jī)理。該機(jī)理假設(shè)膜為理想膜。首先,高壓一側(cè)溶液??中的溶劑和溶質(zhì)溶解在膜中,然后在化學(xué)勢(shì)的作用力下,溶劑W擴(kuò)散的方式穿透??膜至另一側(cè),從而達(dá)到分離的目的(如圖1-4)。????〇??〇??I"?膜5^?i?參????參#?留????參??????^,落解????〇??口々???〇????〇?〇?????■—??????進(jìn)料液??膜??*透過(guò)液爭(zhēng)???水分子?己>?溶質(zhì)分子??圖1-4溶解-擴(kuò)散過(guò)程示意圖??Fig.?1-4?Schematic?diagram?of?solution?diffusion?process??溶解-擴(kuò)散機(jī)理服從Fick定律fW,該機(jī)理認(rèn)為溶劑和溶質(zhì)均可溶解于膜表面。??所|^1,溶質(zhì)在分離膜中的滲透程度既取決于擴(kuò)散系數(shù),也取決于膜對(duì)該溶質(zhì)的溶??解度。另外,溶質(zhì)在分離膜中的擴(kuò)散系數(shù)是由膜材料本身的性質(zhì)決定的。所1心,??對(duì)于反滲透膜來(lái)說(shuō),溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)要比水分子的小,所W,水分子就更加容易??7??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]PPTA-F/PSA復(fù)合材料制備及其性能研究[J]. 王旭,鄒虹榮,謝旺,劉立起,俞鳴明,肖依. 高科技纖維與應(yīng)用. 2016(04)
[2]高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維與對(duì)位芳綸的綜合性能研究[J]. 陳蓮,李基,楊薇弘,牛鴻慶,田國(guó)峰,武德珍. 合成纖維. 2016(04)
[3]NMP/助溶劑體系中含氯對(duì)位芳香族聚酰胺的合成與表征[J]. 尚建勛,于俊榮,陳蕾,王彥,諸靜,胡祖明. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(01)
[4]膜材料的親水性、膜表面對(duì)水的濕潤(rùn)性和水接觸角的關(guān)系[J]. 祝振鑫. 膜科學(xué)與技術(shù). 2014(02)
[5]卡波普改性納米纖維基復(fù)合納濾膜的結(jié)構(gòu)與性能[J]. 楊寅,李雄,神領(lǐng)弟,王敏,王雪芬,朱美芳. 高分子學(xué)報(bào). 2014(04)
[6]液晶聚合物分子復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 袁海根,曾金芳,楊杰. 宇航材料工藝. 2006(S1)
[7]原位縮聚合成含聚芳酰胺/酯的微相復(fù)合物 Ⅴ.共聚酰胺與聚砜的微相復(fù)合物制備[J]. 黃雙武,吳美琰,張樹(shù)范. 合成技術(shù)及應(yīng)用. 2006(03)
[8]對(duì)位芳綸的合成及紡絲工藝研究進(jìn)展[J]. 劉雄軍,佘萬(wàn)能,何曉東. 合成纖維工業(yè). 2006(04)
[9]芳綸纖維的合成方法及紡絲工藝的研究進(jìn)展[J]. 劉雄軍,佘萬(wàn)能,何曉東. 化工技術(shù)與開(kāi)發(fā). 2006(07)
[10]原位縮聚合成含聚芳酰胺/酯的微相復(fù)合材料 Ⅳ.全芳香聚酰胺與聚砜的微相復(fù)合材料制備[J]. 黃雙武,吳美琰,張樹(shù)范. 合成技術(shù)及應(yīng)用. 2006(01)
博士論文
[1]對(duì)位芳香族聚酰胺多孔膜制備及性能研究[D]. 王純.天津工業(yè)大學(xué) 2016
碩士論文
[1]NMP-CaCl2體系中剛性高分子PPTA的合成與表征[D]. 冀國(guó)龍.浙江大學(xué) 2008
[2]防彈纖維復(fù)合材料中樹(shù)脂的性能研究[D]. 俞喜菊.上海交通大學(xué) 2007
[3]芳綸纖維加固磚砌體的抗震性能試驗(yàn)研究[D]. 溫利明.華僑大學(xué) 2003
本文編號(hào):3429166
【文章來(lái)源】:天津工業(yè)大學(xué)天津市
【文章頁(yè)數(shù)】:127 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-2纖維素類(lèi)衍生物結(jié)構(gòu)式??Fig?]-2?The?chemical?strucUire?of?化e?cellulo化?derivative??1.2丄2累諷(PSf)類(lèi)膜??
].2丄3聚醜胺(PA)類(lèi)膜??聚醜胺類(lèi)膜主要分為脂肪族聚醜胺膜、聚諷酷胺膜和芳香聚酷胺膜等。??脂肪族聚醜胺的代表主要是尼龍,該膜優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度好、耐有機(jī)試劑、抗張強(qiáng)??度好,但是不耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿。??聚諷酌胺膜即聚苯諷二甲醜胺,常用于制備超濾膜,其優(yōu)點(diǎn)是具有耐高溫、??耐酸堿、耐有機(jī)試劑等特性,可W用于水系或非水系的分萬(wàn)操作。??芳香聚酪胺膜主要有反滲透和納濾復(fù)合膜。其特征一般是W聚楓多孔膜為支??撐膜,聚酷胺層為分離功能層,因聚醜胺功能層親水性好旦厚度較薄,既保證了很高的脫鹽率又保證了較高的通量。而且,這種膜在具有良好的耐熱性和力學(xué)穩(wěn)??定性。但是,其缺點(diǎn)是不耐氯。此外,當(dāng)pH?>12時(shí),聚醜胺層也會(huì)發(fā)生水解。??在高溫下,聚醜胺功能層對(duì)蛋白質(zhì)類(lèi)具有強(qiáng)烈的吸附導(dǎo)致膜被污染,性能下降。??己商品化膜的主要公司是Du化nt、GE、DOW和時(shí)代沃頓等。??1.2.1.4含氣聚合物??
等人ts-W首次提出溶解-擴(kuò)散機(jī)理。該機(jī)理假設(shè)膜為理想膜。首先,高壓一側(cè)溶液??中的溶劑和溶質(zhì)溶解在膜中,然后在化學(xué)勢(shì)的作用力下,溶劑W擴(kuò)散的方式穿透??膜至另一側(cè),從而達(dá)到分離的目的(如圖1-4)。????〇??〇??I"?膜5^?i?參????參#?留????參??????^,落解????〇??口々???〇????〇?〇?????■—??????進(jìn)料液??膜??*透過(guò)液爭(zhēng)???水分子?己>?溶質(zhì)分子??圖1-4溶解-擴(kuò)散過(guò)程示意圖??Fig.?1-4?Schematic?diagram?of?solution?diffusion?process??溶解-擴(kuò)散機(jī)理服從Fick定律fW,該機(jī)理認(rèn)為溶劑和溶質(zhì)均可溶解于膜表面。??所|^1,溶質(zhì)在分離膜中的滲透程度既取決于擴(kuò)散系數(shù),也取決于膜對(duì)該溶質(zhì)的溶??解度。另外,溶質(zhì)在分離膜中的擴(kuò)散系數(shù)是由膜材料本身的性質(zhì)決定的。所1心,??對(duì)于反滲透膜來(lái)說(shuō),溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)要比水分子的小,所W,水分子就更加容易??7??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]PPTA-F/PSA復(fù)合材料制備及其性能研究[J]. 王旭,鄒虹榮,謝旺,劉立起,俞鳴明,肖依. 高科技纖維與應(yīng)用. 2016(04)
[2]高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維與對(duì)位芳綸的綜合性能研究[J]. 陳蓮,李基,楊薇弘,牛鴻慶,田國(guó)峰,武德珍. 合成纖維. 2016(04)
[3]NMP/助溶劑體系中含氯對(duì)位芳香族聚酰胺的合成與表征[J]. 尚建勛,于俊榮,陳蕾,王彥,諸靜,胡祖明. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(01)
[4]膜材料的親水性、膜表面對(duì)水的濕潤(rùn)性和水接觸角的關(guān)系[J]. 祝振鑫. 膜科學(xué)與技術(shù). 2014(02)
[5]卡波普改性納米纖維基復(fù)合納濾膜的結(jié)構(gòu)與性能[J]. 楊寅,李雄,神領(lǐng)弟,王敏,王雪芬,朱美芳. 高分子學(xué)報(bào). 2014(04)
[6]液晶聚合物分子復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 袁海根,曾金芳,楊杰. 宇航材料工藝. 2006(S1)
[7]原位縮聚合成含聚芳酰胺/酯的微相復(fù)合物 Ⅴ.共聚酰胺與聚砜的微相復(fù)合物制備[J]. 黃雙武,吳美琰,張樹(shù)范. 合成技術(shù)及應(yīng)用. 2006(03)
[8]對(duì)位芳綸的合成及紡絲工藝研究進(jìn)展[J]. 劉雄軍,佘萬(wàn)能,何曉東. 合成纖維工業(yè). 2006(04)
[9]芳綸纖維的合成方法及紡絲工藝的研究進(jìn)展[J]. 劉雄軍,佘萬(wàn)能,何曉東. 化工技術(shù)與開(kāi)發(fā). 2006(07)
[10]原位縮聚合成含聚芳酰胺/酯的微相復(fù)合材料 Ⅳ.全芳香聚酰胺與聚砜的微相復(fù)合材料制備[J]. 黃雙武,吳美琰,張樹(shù)范. 合成技術(shù)及應(yīng)用. 2006(01)
博士論文
[1]對(duì)位芳香族聚酰胺多孔膜制備及性能研究[D]. 王純.天津工業(yè)大學(xué) 2016
碩士論文
[1]NMP-CaCl2體系中剛性高分子PPTA的合成與表征[D]. 冀國(guó)龍.浙江大學(xué) 2008
[2]防彈纖維復(fù)合材料中樹(shù)脂的性能研究[D]. 俞喜菊.上海交通大學(xué) 2007
[3]芳綸纖維加固磚砌體的抗震性能試驗(yàn)研究[D]. 溫利明.華僑大學(xué) 2003
本文編號(hào):3429166
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