正交实验法优化氯甲基化聚砜／聚砜共混膜的季铵化条件

将氯甲基化聚砜(CMPSF)/聚砜(PSF)共混膜浸于三甲胺溶液中制得季铵化聚砜(QMPSF)/聚砜(PSF)膜.采用正交实验考察了季铵化反应条件如季铵化温度、季铵化时间、三甲胺浓度等对QMPSF/PSF膜性能的影响,优化了季铵化条件,制得了性能较佳的季铵化QMPSF/PSF膜.研究结果表明,在0.2MPa压力下.制备的季铵化QMPSF/PSF膜的水通量为31.35 L/(m2·h),对相对分子质量为31 000～50 000的聚乙烯醇溶液的截留率为89.6%.     

抗污染超滤膜的研制

本文研制了氯甲基化／季铵化聚砜与聚偏氟乙烯共混超滤膜用于阴极电泳漆超滤系统。首先优化了氯甲基化／季铵化聚砜超滤膜的制备工艺，在此基础上，用聚偏氟乙烯部分代替氯甲基化聚砜制备共混超滤膜。结果表明：氯甲基化／季铵化聚砜与聚偏氟乙烯共混超滤膜不仅具有优良的分离性能，而且改善了膜的抗污染性。     

季铵化聚砜和季膦化聚砜共混阴离子交换膜的制备与表征

以聚砜为基材制备阴离子导电膜材料。将季膦化聚砜铸膜液与已证实成膜性能良好的季铵化聚砜共混,制备QAPSFOH/QPPSFOH共混阴离子交换膜,以改善季膦化聚砜成膜困难问题。通过改变两种成分比例,可以得到不同性能的阴离子交换膜。在QAPSF与QPPSF摩尔比为1∶2时,共混膜电导率达0.030 9 S/cm,拉伸强度达775 MPa,热分解温度达160℃,满足实际情况对阴离子交换膜的需要。     

季膦化聚砜和季胺化聚砜共混阴离子交换膜的制备与表征

以聚砜为基材制备阴离子导电膜材料。将季膦化聚砜筑膜液与已证实成膜性能良好的季铵化聚砜共混,制备阴离子交换共混膜QAPSFOH/QPPSFOH,以改善季膦化聚砜成膜困难问题。通过改变两种成分比例,可以得到不同性能的阴离子交换膜。在QAPSF:QPPSF摩尔比为1:2时,共混膜电导率达0.0309 S/cm,拉伸强度达775 MPa,热分解温度达160℃,满足理论对阴离子交换膜的需要。     

壳聚糖季铵盐改性聚砜超滤膜的研究

将聚砜的N,N-二甲基乙酰胺溶液与壳聚糖季铵盐的二甲基亚砜溶液共混,其中二甲基亚砜中预先加入适量戊二醛,N,N-二甲基乙酰胺中加入无水氯化锌,以聚酯类无纺布作为支撑层,采用浸没沉淀相转化制备了壳聚糖季铵盐/聚砜共混改性超滤膜并经热处理,通过粘度测试对比了共混溶液与纯聚砜溶液的粘度,通过测试水通量、牛血清蛋白脱除率研究了膜片的分离性能,通过接触角实验和耐污染实验表征了膜的表面亲水性变化和膜片耐污染性,通过扫描电镜观察膜的结构。研究结果表明,共混溶液粘度相比聚砜溶液得到了提高,壳聚糖季铵盐的引入提高了超滤膜的亲水性和耐污染性,相比未共混聚砜膜,季铵化壳聚糖共混改性聚砜膜膜片在膜性能上得到了显著的提高,最优化条件所制得膜片水通量测试结果为70 L/(m2·h),对牛血清蛋白的截留率为99.5%。     

亲水性季铵聚砜阴离子交换膜在全钒液流电池中的应用

针对全钒氧化还原液流电池用的阴离子交换膜电导率低的问题,对其高分子链结构进行源头设计,通过N,N-二甲基乙醇胺与氯甲基化聚砜反应在接枝功能季铵基团的同时,引入亲水的羟基基团,制备了具有亲水结构的季铵化聚砜AEM。亲水结构提高了SO_4~(2-)与HSO_4~-的传输效率,提升了膜的离子电导率;季铵阳离子基团与钒离子的Donnan排斥效应,有效抑制钒离子的渗透,从而提高了膜对钒离子的选择性,进而实现了VRFB电压效率与能量效率的大幅提升。     

聚砜基阴离子交换膜响应面法优化设计及制备

选择低毒、无致癌毒性的材料,创新性地使用冰浴手段,在相对温和的反应条件下制备出氯甲基化聚砜（CMPSF）,并采用响应面法优化了CMPSF的制备条件。结果表明,当冰浴温度3.3℃、三甲基氯硅烷用量15.63 ml、反应温度35℃、溶剂量500 ml、搅拌速度200 r·min^-1、催化剂用量1.52 ml、反应时间40 h时,CMPSF的氯甲基化程度可达最大值1.443 mmol·g^-1。进一步将优化后的CMPSF原料季铵化,最终制得聚砜阴离子交换膜（PSFAEM（。利用FT-IR、¹H NMR和XPS对各产物的化学结构进行了表征,并测定了阴离子交换膜的主要性能,结果表明所制阴膜的离子交换容量为1.2 mmol·g^-1、面电阻为1.05 Ω·cm²、含水量为0.42 g·g^-1、溶胀率为25.47%,由热重分析结果可知季铵基团脱落温度为140℃,所制阴膜的性能满足实际应用中对阴离子交换膜的要求。     

含氟聚醚砜阴离子交换膜的制备及其性能测定

以双(4-氯苯基)砜和2,2-双(4-羟基苯基)六氟丙烷为单体,通过缩聚反应、氯甲基化、季铵化和碱化,制备了一系列阴离子交换膜。利用核磁共振氢谱对聚醚砜、氯甲基化聚醚砜和季铵化聚醚砜的结构进行了表征,测试了上述系列交换膜的离子交换容量、吸水率、溶胀率、质子传导率、拉伸强度及化学稳定性等多项性能。结果表明,上述系列膜中,QPES-A5膜性能最佳,膜的离子交换容量(IEC)为1.739 meq/g,80℃下吸水率达45.4%,溶胀率为20.6%,质子传导率为26.10 mS/cm,拉伸强度为24 MPa。60℃时,采用3 mol/L NaOH溶液浸泡24 h,质子传导率仍为21.90 mS/cm,说明该膜具有良好的化学稳定性。     

季铵化聚醚砜氢氧根离子交换膜的制备及研究

以氯甲基辛基醚(CMOE)为氯甲基化试剂,成功制备了不同取代度的氯甲基化聚醚砜(CMPES),使用三甲胺水溶液将CMPES膜季铵化,制备出季铵化聚醚砜氢氧根离子(QAPESOH)交换膜。对膜的离子交换容量、吸水率、溶胀度以及离子传导率进行测试,结果表明,当QAPESOH膜的氯甲基化程度(DC)在23%～51%时,即使温度升高到60℃,膜都具有良好的吸水率和适当的溶胀度。特别是DC为51%的膜,其氢氧根传导率在20℃时可以达到15.6mS/cm,并且具有良好的机械稳定性,说明QAPESOH膜在氢氧根离子交换膜燃料电池方面有很好的应用前景。     

氯甲基化/季铵化新型聚芳醚砜酮超滤膜的研制

本文对含二氮杂萘结构聚芳醚砜酮进行改性制得氯甲基化聚芳醚砜酮。选用N-甲基一2-吡咯烷酮作制膜溶剂，依据正交设计方法制得了一系列氯甲基化聚芳醚砜酮超滤膜。考察了聚合物浓度、添加剂种类和添加量以及制膜蒸发时间等对膜性能的影响。将氯甲基化聚芳醚砜酮超滤膜浸入三甲胺溶液进行季铵化反应，得季铵化聚芳醚砜酮超滤膜。并考察了膜的抗污染性。     

聚砜基阴离子交换膜响应面法优化设计及制备

选择低毒、无致癌毒性的材料,创新性地使用冰浴手段,在相对温和的反应条件下制备出氯甲基化聚砜(CMPSF),并采用响应面法优化了CMPSF的制备条件。结果表明,当冰浴温度3.3℃、三甲基氯硅烷用量15.63ml、反应温度35℃、溶剂量500 ml、搅拌速度200 r·min~(-1)、催化剂用量1.52 ml、反应时间40 h时,CMPSF的氯甲基化程度可达最大值1.443 mmol·g~(-1)。进一步将优化后的CMPSF原料季铵化,最终制得聚砜阴离子交换膜(PSFAEM)。利用FT-IR、~1H NMR和XPS对各产物的化学结构进行了表征,并测定了阴离子交换膜的主要性能,结果表明所制阴膜的离子交换容量为1.2 mmol·g~(-1)、面电阻为1.05?·cm~2、含水量为0.42 g·g~(-1)、溶胀率为25.47%,由热重分析结果可知季铵基团脱落温度为140℃,所制阴膜的性能满足实际应用中对阴离子交换膜的要求。     

季铵化改性PSA的结构与性能研究

通过氯甲基化反应,制得了氯甲基化聚芳砜酰胺(CMPSA),并研究了聚芳砜酰胺(PSA)氯甲基化反应的影响因素。用流延法制成CMPSA膜,将CMPSA膜通过季铵化反应、离子交换制得了季铵化聚芳砜酰胺(QAPSA)阴离子交换膜。利用FT-IR和1H-NMR对其进行结构表征。并测定了QAPSA膜的离子交换容量(IEC)、离子电导率、吸水率和溶胀度。结果表明,QAPSA阴离子交换膜在室温下离子电导率为1.025×10-2S/cm,且具有良好的尺寸稳定性。     

聚砜碱性阴离子交换膜结构与性能的研究

在制备氯乙酰基化聚砜(CAPS)和氯丁酰基化聚砜(CBPS)基础上，通过CAPS和CBPS与N,N-二乙基苯胺发生反应制备具有不同侧链结构的季铵化聚砜阴离子交换膜2PS-QA和5PS-QA。由于季铵基团远离聚合物主链，其对聚砜主链的影响较小，使得2PS-QA和5PS-QA阴离子交换膜在保持高的OH-传导率下仍具有很好的尺寸稳定性，在相同的离子交换容量下，随着5PS-QA侧链长度的增加，亲疏水区域的相分离程度更加明显，增强了OH-传导率和尺寸稳定性，其中5PS-QA-3膜在25℃和85℃的OH-传导率达到了34mS·cm^-1和92m S·cm^-1，相应的吸水溶胀率仅为22.8%和37.1%。     

聚醚砜的功能化改性及其性能

聚醚砜(PES)是一种带有苯环的高分子材料,比较容易进行功能改性。以1,4-二氯甲氧基丁烷为氯甲基化试剂,N-甲基咪唑为季铵化试剂,对PES进行季铵化改性,使其成为一种表面带有电荷的功能材料。采用红外光谱和核磁氢谱分析表征了PES的氯甲基化和季铵化程度,并测试了样品Zeta电位、静电荷、离子交换量和接触角等性能。结果表明,季铵化聚醚砜膜的离子交换量、静电荷和Zeta电位值皆与季铵化程度呈正相关关系,季铵化改性可以明显提高聚醚砜的亲水性。     

高性能交联型SEBS基碱性阴离子交换膜的制备及性能

将苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)进行氯甲基化反应,加入苄基四甲基胍(BTMG)和二正丁胺(DBA)进行反应,制备了一类含胍阳离子交联的SEBS基SEBS-BTMG-DBA碱性阴离子交换膜(简称碱性膜)。为进一步提高SEBS-BTMG-DBA的OH-传导率,将其通过三甲胺(TMA)进行二次季铵化反应,成功制备了一类高导电率、高化学稳定性的SEBS基SEBS-TMA碱性膜。结果表明:80℃时,SEBS-TMA碱性膜的OH-传导率为51.50 mS/cm,离子交换容量为1.41 maq/g,明显高于未二次季铵化处理的SEBS-BTMG-DBA碱性膜;SEBS-TMA碱性膜的杨氏模量为356.5 MPa,在80℃条件下,1 mol/L的NaOH溶液中510 h后仍保持90%以上的OH-传导率。所制SEBS-TMA碱性膜在碱性燃料电池中有较好的应用前景。     

部分季铵化聚胺的合成及抗静电性能评价

以十二胺、环氧氯丙烷、溴乙烷为原料合成了十二胺聚胺和不同季铵化度的十二胺聚胺,分别测定了产品的叔胺氮和季铵氮含量,研究了所合成聚胺及不同季铵化度聚胺对0#商品柴油电导率的改善效果以及与癸烯聚砜的复配效果。结果表明,聚胺单独使用时,季铵化度高的聚胺对柴油电导率改进效果稍好于未季铵化的聚胺。季铵化度高的聚胺与癸烯聚砜复配时,加剂量均为1 mg/L,柴油初始电导率从2~3 pS/m增加到545~565 pS/m,但储存后柴油电导率没有明显上升。未季铵化的聚胺与聚砜复配时,柴油初始电导率从2~3 pS/m增加到495 pS/m,储存3 d,柴油电导率增加至660 pS/m,1周内无明显下降。     

纳滤膜研究与应用

采用界面聚合的方法制备了带正负两种电荷的新型复合纳滤膜。先将氯甲基化聚砜/聚砜共混膜季铵化得到正电荷的基膜，再通过2,5-二胺基苯磺酸(DIA)和均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应得到荷负电的复合层，从而制备了QAPSF/PSF/DIA复合纳滤膜。实验测定了基膜和复合膜对单盐、PEG1000和PEG1000+NaCl混合系统的通量和截留情况，实验结果表明，复合膜对PEG1000的截留率达到86%,对盐的截留率不高，在0%～35%之间。还研究该复合膜对染料+盐系统的应用情况。实验结果表明QAPSF/PSF/DIA复合膜对活性翠蓝截留率达到100%,对二甲酚橙截留率达到96%,对染料截留率随染料分子量增大而增大。     

低压季铵化聚砜反渗透膜的性能研究

本文研究了季铵化聚砜反渗透膜的耐酸碱、耐氧化、耐氯等方面的性能;研究了操作条件,如操作压力、进料液温度、NaCl 浓度、浓缩水回流量、操作时间对膜反渗透性能的影响;并分别以CaCl_2,NaCl、MgSO_4、Na_2SO_4等盐溶液为进料液,研究了季铵化聚砜膜的离子选择性。实验表明该膜具有良好的化学稳定性及长期操作稳定性,是一种有发展前途的膜。     

一种天然聚电解质制备荷正电纳滤膜的研究

以带有阳离子的改性瓜尔胶(CGG)与季铵化壳聚糖(HACC)共混物作为铸膜液，在聚砜支撑层材料上进行表面涂覆，通过相转化法形成超薄分离层，从而制备得到一种天然聚合物交联荷正电纳滤膜。结果证明：在25℃，60%相对湿度条件下，由阳离子瓜尔胶浓度为3.4wt%与季铵化壳聚糖浓度为1.7wt%(溶质配比为2:1的共混溶液)制备而成的纳滤膜性能最佳。该复合膜在25℃，1.0 MPa操作压力下对NaCl和MgCl₂的截留率分别为25.0%和97.1%，水通量为40.8 L/(m²·h)，对于二价盐和一价盐具有较高的选择脱除效果。     

活性炭-季铵化壳聚糖澄清剂的制备工艺优化

制备了以活性炭为载体的季铵化壳聚糖澄清剂,用于中药槐米水提液的澄清处理,以提取液的透光率和黄酮的保留率为响应值,采用响应面法实验设计,考察了活性炭/季铵化壳聚糖质量比、季铵化壳聚糖浓度和超声时间对澄清剂的性能影响。结果表明,制备澄清剂最佳工艺参数为:活性炭/季铵化壳聚糖质量比8∶1,季铵化壳聚糖浓度2%和超声时间20 min。在此条件下,制备的澄清剂处理槐米提取液后的透光率为91.62%,澄清效果较好,黄酮保留率为75.62%,有效成分得到较好的保留。该澄清剂制备工艺简单、成本低廉、绿色环保,可为中药精制工业化应用提供参考。