隨著工業(yè)的快速發(fā)展,石油化工、金屬制造業(yè)、皮革紡織等行業(yè)產(chǎn)生的含油廢水不斷增加。此外,頻繁發(fā)生的溢油事故也對環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重的污染。因此油水分離領域受到廣泛關注。開發(fā)高效、經(jīng)濟且操作簡單的油水分離技術及材料不僅具有科學研究價值,也具有實際應用價值。目前已有文獻報道可用于連續(xù)分離重油/水/輕油三元混合物的油水分離膜,但是均需要外界刺激或者需要特殊設計的分離裝置。原位改變油水分離膜的表面浸潤性進并應用于重油/水/輕油三元混合物連續(xù)分離的挑戰(zhàn)依然亟待解決。我們的研究思路是通過原子轉(zhuǎn)移自由基活性聚合(ATRP)和點擊化學相結(jié)合的方法合成ABC雜臂星型三嵌段共聚物,并將其涂覆在棉織物表面構筑具有環(huán)境響應性的油水分離膜;探討該分離膜分離復雜的油水混合物的特性。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)通過ATPR和點擊化學相結(jié)合的方法合成了一系列ABC雜臂星型三嵌段共聚物μ-聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯-b-聚3-(甲基丙烯酰氧)丙基三異丙氧基硅烷[μ-(PDMS)(PDMAEMA)(PIPSMA)]。通過核磁共振氫譜和凝膠滲透色譜表征了該聚合物的結(jié)構、分子量及分子量分布。(2)通過PIPSMA嵌段中的硅烷偶聯(lián)基團與棉織物/不銹鋼網(wǎng)表面的羥基之間的溶膠-凝膠反應,我們制備了ABC雜臂星型三嵌段共聚物μ-(PDMS)(PDMAEMA)(PIPSMA)改性的棉織物/不銹鋼網(wǎng),并用掃描電鏡、熱重分析、紅外光譜、光電子能譜等手段表征了其結(jié)構。(3)系統(tǒng)探討了μ-(PDMS)(PDMAEMA)(PIPSMA)改性棉織物在油水分離領域的應用。因為疏水性PDMS嵌段和親水性PDMAEMA嵌段在棉織物表面交替分布,我們發(fā)現(xiàn)該改性棉織物具有基于接觸介質(zhì)的可切換浸潤性。我們還發(fā)現(xiàn)親水和疏水嵌段的表面重構不僅導致水或油接觸角的減小,還會進一步導致非浸潤相的突破壓力降低,從而使非浸潤相穿透油水分離膜成為可能。功能化棉布可以分離各種油水混合物,包括重油-水,水-輕油,甚至重油-水-輕油三元混合物。(4)系統(tǒng)探討了μ-(PDMS)(PDMAEMA)(PIPSMA)改性不銹鋼網(wǎng)在油水分離領域的應用,尤其是其pH響應性在分離簡單油水混合物方面的應用。在酸性條件下,改性不銹鋼網(wǎng)能夠分離水-輕油混合物;而在堿性條件下,改性不銹鋼能夠分離重油-水混合物。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ317;X703
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1 聚合方法1.1.1 活性聚合1956 年，Szwarc[2]課題組根據(jù)苯乙烯-萘鈉-四氫呋喃體系的聚合特征，首次提性聚合的概念。他們在四氫呋喃中使用堿金屬/萘體系，引發(fā)了苯乙烯的陰離子聚合聚合過程不存在任何鏈轉(zhuǎn)移及鏈終止反應，且得到的聚合物溶液在低溫環(huán)境下放置后，仍能維持聚合物活性中心（陰離子）濃度基本恒定。如果繼續(xù)加入苯乙烯單體合仍能發(fā)生，得到更高分子量的聚苯乙烯。甚至在加入第二單體如丁二烯或異戊二烯能夠得到結(jié)構可控的聚（丁二烯-苯乙烯-丁二烯）或聚（異戊二烯-苯乙烯-異戊二

如氮氧調(diào)控聚合（NMP）[15-17]或穩(wěn)定自由基調(diào)控聚合（SFRP）[18]；甚至可能是有機金屬種類。1.1.4 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）1995 年，Krzysztof Matyjaszewski[12]研究組，Mitsuo Sawamoto[9]研究組，VirgilPercec[11]研究組等分別獨立報道了烯類單體由有機鹵化物引發(fā)劑引發(fā)并被過渡金屬絡合體系催化發(fā)生自由基聚合的過程。該聚合過程的特征與有機化學中的原子轉(zhuǎn)移自由基加成反應一致，故 Krzysztof Matyjaszewski[12]研究組把這類反應命名為原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（atom transfer radical polymerization,ATRP）。ATRP 具有可選單體種類多，分子設計多樣化，聚合條件較溫和，合成工藝更簡單等優(yōu)勢，是目前最有效且應用最廣泛的“活性”/ 可控自由基聚合方法之一，具有誘人的工業(yè)前景。1.1.4.1 聚合機理

華南理工大學碩士學位論文物端基損失，有利于進一步改性比如制備嵌段共聚物。聚合物鏈的增長速率會隨著單體轉(zhuǎn)化率的升高而減慢。而副反應一般是與單體濃度無關，不受單體轉(zhuǎn)化率的影響。升高溫度對催化劑來說是一把雙刃劍。一方面，高溫會促進催化劑的溶解；另一方面，高溫也可能導致催化劑的分解。1.1.4.3 應用ATRP 是設計和合成新型材料的一個強有力的工具。它的聚合條件簡單，且可聚合單體種類多，可以制備得到不同組成、拓撲結(jié)構、功能性的材料，滿足大多數(shù)應用的要求，如涂料、粘合劑、醫(yī)學和環(huán)境領域等。預期 ATRP 的研究將集中于三個領域：（1）為 ATRP 過程的所有組成部分建立結(jié)構-反應性相關性；（2）開發(fā)新的、更有效的、更有選擇性的、更便宜的、對環(huán)境無害的 ATRP 催化系統(tǒng)；（3）建立 ATRP 制備材料的分子結(jié)構與宏觀性能之間的關系。
【參考文獻】

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1 任芳;陳曉農(nóng);夏宇正;石淑先;焦書科;;聚(甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯)的溫度和pH敏感性及其對乳液穩(wěn)定性的影響[J];高分子學報;2007年09期

本文編號：2875049