本文關(guān)鍵詞：改性含氟聚醚砜膜的制備及其性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：膜材料存在著滲透量與選擇性相互制約的關(guān)系,限制了氣體分離膜的應(yīng)用,因此通過(guò)物理化學(xué)改性使膜材料兼具優(yōu)良的滲透量及選擇性是解決兩者間矛盾的關(guān)鍵。本論文通過(guò)縮聚反應(yīng)合成聚醚砜,并對(duì)聚醚砜進(jìn)行溴代化學(xué)改性,摻入含有氨基的MIL-53進(jìn)行物理改性,最后考察了溴代度、摻雜量、壓力和溫度對(duì)膜的滲透量和選擇性的影響。具體研究?jī)?nèi)容包括:1、4,4′-二氟二苯砜,3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-聯(lián)苯二酚和雙酚AF通過(guò)縮聚反應(yīng)合成聚醚砜(PESF),通過(guò)紅外和核磁表征,證明產(chǎn)物合成成功。對(duì)聚醚砜膜進(jìn)行了TG-DSC分析,分解溫度為340℃左右。并測(cè)試了不同壓力(0.5 atm,1.0 atm,1.5 atm)和不同溫度(25℃,35℃,45℃,55℃)條件下的滲透系數(shù),擴(kuò)散系數(shù)和溶解度系數(shù)。結(jié)果表明,隨著壓力的升高,CO2滲透系數(shù)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì);隨著溫度的升高,CO2滲透系數(shù)呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)。壓力和溫度對(duì)滲透系數(shù)的影響主要是由擴(kuò)散系數(shù)引起的。25℃,1 atm條件下,聚醚砜(PESF)CO2的滲透量為10.2 bar,CO2/CH4,CO2/N2的選擇性分別為23.9,25.6。2、對(duì)聚醚砜(PESF)進(jìn)行溴代反應(yīng)合成了不同溴代比例(1:1,1:2,1:3,1:4,1:5)的聚醚砜(BPESF-a,BPESF-b,BPESF-c,BPESF-d,BPESF-e)。通過(guò)FTIR和1H-NMR表征證明產(chǎn)物成功合成,并測(cè)得溴代率分別為2.6%,12.2%,26.0%,32.5%和52.6%。對(duì)不同溴代比例的聚醚砜進(jìn)行了tg-dsc分析,結(jié)果顯示,隨著溴代度的升高,聚合物開始分解的溫度逐漸升高。對(duì)5種不同溴代比例的聚醚砜,考察了溴代度,溫度和壓力對(duì)滲透系數(shù)的影響。結(jié)果表明,隨著溴代度的升高,co2的滲透量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì),這是聚合物自由體積增大的原因造成的;隨著溫度的升高,co2滲透系數(shù)呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì);隨著壓力的升高,co2滲透系數(shù)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。壓力和溫度對(duì)滲透系數(shù)的影響,主要是由擴(kuò)散系數(shù)決定的。結(jié)合co2滲透系數(shù)和co2/ch4,co2/n2選擇性的影響,bpesf-d表現(xiàn)出最優(yōu)的分離性能,其co2的滲透量為50.2bar,co2/ch4,co2/n2的選擇性分別為23.4,22.4。3、選擇nh2-mil-53作為無(wú)機(jī)顆粒分散相,摻入溴代功能化聚醚砜(bpesf-d)中制成混合基質(zhì)膜(5%,10%,15%)。首先對(duì)nh2-mil-53進(jìn)行了xrd和ftir分析,證明其成功合成。然后對(duì)混合基質(zhì)膜進(jìn)行ftir分析,結(jié)果顯示,隨著摻雜量的增加,nh2-mil-53的特征峰逐漸增強(qiáng)。對(duì)不同摻雜量的膜進(jìn)行氣體性能測(cè)試表明,隨著摻雜量的增加,co2的滲透量逐漸增加,co2/ch4,co2/n2的選擇性先升高后降低,這是由于隨著摻雜量的增加,無(wú)機(jī)顆粒nh2-mil-53發(fā)生了團(tuán)聚現(xiàn)象。最后對(duì)混合基質(zhì)膜進(jìn)行了sem和tg-dsc分析,摻雜量為10%的混合基質(zhì)膜具有較好的分散性,15%的混合基質(zhì)膜出現(xiàn)了明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。熱重圖顯示隨著摻雜量的增多,混合基質(zhì)膜熱穩(wěn)定性逐漸升高。在nh2-mil-53添加量為10wt%時(shí),混合基質(zhì)膜的氣體滲透選擇性能最優(yōu),其中co2的滲透系數(shù)為113.0bar,與未摻雜前相比提高了125%,co2/ch4,co2/n2的選擇性分別達(dá)到了28.5和29.2,與聚醚砜的23.9和25.6的選擇性相比,提高了19.2%和14.1%,達(dá)到了1991年的Robosen上線。
【關(guān)鍵詞】：二氧化碳分離 溴代 金屬有機(jī)骨架材料 混合基質(zhì)膜
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-25
• 1.1 CO_2分離膜材料11-19
• 1.1.1 無(wú)機(jī)膜11-13
• 1.1.2 有機(jī)膜13-16
• 1.1.3 混合基質(zhì)膜16-18
• 1.1.4 促進(jìn)傳遞膜18-19
• 1.2 聚砜類膜材料的改性19-22
• 1.2.1 大體積基團(tuán)的引入20-22
• 1.2.2 摻雜顆粒22
• 1.3 選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容22-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)條件和研究方法25-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器信息25-27
• 2.2 表征方法27-33
• 2.2.1 傅里葉紅外光譜(FT-IR)27
• 2.2.2 核磁共振波譜法（NMR）27
• 2.2.3 X射線粉末衍射法（XRD）27
• 2.2.4 掃描電鏡（SEM）27-28
• 2.2.5 熱重-差熱掃描量熱（TG-DSC）28
• 2.2.6 膜氣體性能表征28-33
• 第三章 聚醚砜的制備以及性能表征33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33-35
• 3.2.1 聚醚砜(PESF)的合成33-34
• 3.2.2 膜的制備及性能評(píng)價(jià)34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-41
• 3.3.1 聚醚砜的紅外分析35-36
• 3.3.2 核磁表征聚醚砜36-37
• 3.3.3 聚醚砜的熱穩(wěn)定性37
• 3.3.4 聚醚砜膜的氣體滲透速率37-38
• 3.3.5 壓力對(duì)聚醚砜氣體滲透速率及選擇性的影響38-39
• 3.3.6 溫度對(duì)聚醚砜氣體滲透速率及選擇性的影響39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 溴代聚醚砜膜的制備及性能研究43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分43-45
• 4.2.1 溴代聚醚砜的制備43-45
• 4.3 結(jié)果與討論45-55
• 4.3.1 不同溴代比例聚醚砜的紅外表征圖45
• 4.3.2 不同溴代比例的聚醚砜的核磁表征圖45-46
• 4.3.3 溴代聚醚砜的熱穩(wěn)定性46-48
• 4.3.4 溴代度對(duì)氣體滲透量及選擇性的影響48-50
• 4.3.5 壓力對(duì)氣體滲透量的影響50-52
• 4.3.6 溫度對(duì)氣體滲透量的影響52-54
• 4.3.7 Upper bound比較54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第五章 NH_2~-MIL-53/溴代聚醚砜混合基質(zhì)膜的制備與性能研究57-73
• 5.1 引言57-58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分58
• 5.2.1 NH_2~-MIL-53的制備58
• 5.2.2 NH_2~-MIL-53/溴代聚醚砜膜的制備58
• 5.3 結(jié)果與討論58-71
• 5.3.1 NH_2~-MIL-53 XRD表征58-59
• 5.3.2 NH_2~-MIL-53紅外表征59-60
• 5.3.3 NH_2~-MIL-53電鏡圖60-61
• 5.3.4 不同NH_2~-MIL-53含量混合基質(zhì)膜的紅外表征61-62
• 5.3.5 不同NH_2~-MIL-53含量混合基質(zhì)膜的電鏡表征62-64
• 5.3.6 不同NH_2~-MIL-53含量混合基質(zhì)膜的熱穩(wěn)定性64-66
• 5.3.7 不同NH_2~-MIL-53含量對(duì)混合基質(zhì)膜的氣體滲透量及選擇性的影響66-67
• 5.3.8 壓力影響67-68
• 5.3.9 溫度影響68-70
• 5.3.10 Upper bound比較70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 第六章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 主要研究結(jié)論73
• 6.2 展望與建議73-75
• 參考文獻(xiàn)75-83
• 致謝83-85
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果85

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郭增革;程博聞;宋俊;陸飛;高磊;王煦怡;;聚醚砜含量對(duì)纖維素/聚醚砜中空纖維血液透析膜結(jié)構(gòu)和性能的影響[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2012年04期

2 閆恒梅;聚醚砜的應(yīng)用[J];工程塑料應(yīng)用;1979年03期

3 王春云;;超級(jí)工程塑料聚醚砜[J];化工新型材料;1990年01期

4 齊昆;黃銳;;聚醚砜的耐輻射特性[J];合成材料老化與應(yīng)用;1992年03期

5 齊昆;黃銳;;聚醚砜塑料流變性能的研究[J];塑料;1993年04期

6 馬俊;葛家新;龔鑫萍;朱文炫;王銘鈞;;聚醚砜涂料[J];上�；�;1993年06期

7 諶烈,宋才生,溫紅麗,童永芬,劉曉玲;含雙鄰位甲基側(cè)基聚醚砜醚酮酮/聚醚砜醚酮酮三元無(wú)規(guī)共聚物的合成與表征[J];高分子材料科學(xué)與工程;2005年05期

8 姚亮;王麗紅;李德玲;沈玉龍;楊振秀;;成膜條件對(duì)聚醚砜超濾膜性能和結(jié)構(gòu)的影響[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2008年10期

9 吳忠文,于洪澤,那輝,陳鳳琴;聚醚砜發(fā)展概況及合成新工藝的研究[J];工程塑料應(yīng)用;1986年03期

10 謝光賢;特種工程塑料——聚醚砜[J];塑料工業(yè);1989年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張奇峰;代磊;張所波;;兩性離子聚醚砜-新型特異抗蛋白質(zhì)污染材料[A];2009年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2009年

2 倪士民;毛健康;沈新元;;聚醚砜抗菌膜的制備及性能研究[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2009年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

3 劉宗彬;鄧曉培;楊開廣;趙長(zhǎng)生;;接枝牛血清白蛋白的聚醚砜膜的制備和表征[A];2006年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文集[C];2006年

4 孫俊芬;王慶瑞;;鑄膜液中聚醚砜質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)聚醚砜超濾膜微結(jié)構(gòu)和性能的影響[A];第九屆全國(guó)生物材料學(xué)術(shù)會(huì)議（CBMS-9）論文集[C];2002年

5 趙長(zhǎng)生;;聚醚砜功能膜材料的研究[A];2013年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題H：醫(yī)用高分子[C];2013年

6 何春菊;朱思君;王慶瑞;;共混聚醚砜膜的研制[A];第九屆全國(guó)生物材料學(xué)術(shù)會(huì)議（CBMS-9）論文集[C];2002年

7 陸茵;方濤;;乙醇對(duì)聚醚砜膜的孔徑增大效應(yīng)[A];第三屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（下）[C];2006年

8 劉壯;李龍;劉佰軍;姜振華;;新型聚醚砜材料的合成及其氣體分離性能的研究[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 楊艷紅;劉金盾;張浩勤;;聚醚砜超濾膜的制備與優(yōu)化[A];第九屆全國(guó)化學(xué)工藝學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

10 項(xiàng)昭保;霍丹群;;聚醚砜磺化、肝素化改性[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（5）[C];2007年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 史維 程泰 郭建軍;提升創(chuàng)新能力 加快成果轉(zhuǎn)化[N];中國(guó)黃金報(bào);2009年

2 本報(bào)首席記者 陸慕寒;2010年度桑麻獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)群英榜[N];中國(guó)紡織報(bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 朱思君;聚醚砜及其共混膜的成形結(jié)構(gòu)和性能的研究[D];東華大學(xué);2006年

2 汪錳;聚醚砜超濾膜荷電化及其表面動(dòng)電現(xiàn)象的研究[D];浙江大學(xué);2006年

3 申利國(guó);聚醚砜（PES）膜改性及抗污染性能研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）;2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郭瑞乾;改性含氟聚醚砜膜的制備及其性能研究[D];太原理工大學(xué);2016年

2 卜小蒙;聚醚砜合成工藝的再研究[D];山東理工大學(xué);2013年

3 單華俊;聚醚砜涂料的制備及防腐性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

4 衛(wèi)凌松;聚醚砜抗靜電防腐涂料的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2015年

5 王s

本文編號(hào)：305203