杂萘联苯聚醚砜酮类材料成膜动力学研究（Ⅱ）凝胶介质对PPESK凝胶动力学的影响

以杂萘联苯聚醚砜酮（PPESK）/NMP为聚膜液体系，进行了成膜过程凝胶动力学研究；浊点实验表明，随着醇类物质碳原子数目的增多，相图的二相区变小，凝胶过程所需的非溶剂量增多．还考察了不同凝胶浴对PPESK／NMP体系凝胶速度的影响．结果表明，使絮凝值增大的非溶剂，凝胶过程中所需的非溶剂量增多，凝胶速度降低．凝胶浴中加入溶剂使铸膜液和凝胶浴的化学势差降低，使非溶剂和溶剂的传质速度下降，凝胶速度减小．当NMP浓度为80％时，膜结构由指状转变为海绵状结构．     

杂萘联苯聚醚砜酮类材料成膜动力学研究(Ⅰ)添加剂对PPESK凝胶动力学的影响

以杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)/NMP为铸膜液体系,进行成膜过程凝胶动力学研究.发现凝胶动力学曲线(X2~t)不是由单一直线组成的,而是由三段对应着不同膜结构的直线组成.考察了不同添加剂对PPESK-NMP体系凝胶速度的影响.结果表明,亲水性强的添加剂,可提高铸膜液体系的亲水性,从而加快溶剂、非溶剂的传质速率,凝胶速度加快,膜的水通量增加.使铸膜液黏度增加的添加剂,使非溶剂扩散系数降低,凝胶速度减慢,膜的水通量减少.丙二酸添加剂增大了铸膜液的亲水性,使铸膜液的凝胶速度增大.吐温添加剂既增加了铸膜液的亲水性又增加了铸膜液的黏度,凝胶速度也先变小后变大.PEG添加剂虽然增大了铸膜液体系的亲水性,但同时也提高了铸膜液的黏度,凝胶速度的变化不大.     

浸没沉淀法制备杂萘联苯共聚醚砜膜的凝胶动力学研究

以杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)为聚合物,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,对浸没沉淀法制备PPBES非对称膜的凝胶动力学进行研究.采用3D数字显微镜观察了PPBES/PVP/DMAc体系的凝胶过程,并计算成膜动力学因子(D_e)以表征凝胶速度,系统考察了聚合物、添加剂浓度及凝胶介质中溶剂含量对PPBES铸膜液凝胶化速度和结构的影响.采用数字黏度计探究铸膜液表观黏度与PPBES及PVP浓度的关系,以及黏流活化能对D_e的影响.结果表明,PPBES浓度增大,D_e由10 633μm²/s降至4 599μm²/s,凝胶速度降低,指状大孔逐渐消失;PVP含量增加,凝胶速度先增大后降低,凝胶结构从指状孔转变为海绵孔;凝胶介质中DMAc的含量增加,凝胶速度降低.混合溶液的表观黏度与PPBES和PVP浓度呈正相关关系;PPBES浓度升高,聚合物溶液的黏流活化能增大,D_e下降.     

杂萘联苯聚醚砜酮/环氧树脂共混体系固化反应动力学

采用热熔法制备了杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)/环氧树脂(E-51)共混物,利用差示扫描量热仪(DSC)对共混物的固化反应动力学进行了研究。借助Ozawa和Kissinger等方法确定了PPESK增韧E-51体系的固化动力学参数,包括反应的表观活化能E,指前因子A和反应级数n;结果表明,采用新型高性能热塑性树脂PPESK增韧环氧树脂不仅在工艺上具有可行性,而且PPESK的加入降低了固化反应的表观活化能,促进了固化反应的进行。     

聚乙二醇对相转化成膜过程凝胶动力学的影响研究

以酚酞基聚芳醚砜/聚乙二醇/N,N-二甲基乙酰胺为铸膜液体系,考察了聚乙二醇对非对称膜成膜过程凝胶动力学的影响.结果表明,成膜过程中凝胶动力学的研究结果得到与Strathman等人不同的结果,凝胶前锋位移的平方与时间不是简单的线性关系,凝胶动力学过程不能简单的用Fick扩散定律来描述.提出将凝胶过程与非对称膜的结构相对应分为4个连续的凝胶过程,凝胶速度曲线由4段具有不同速度常数的线段组成,每一段的速度常数大小和膜横截面上的不同结构相对应.在凝胶过程中,凝胶速度常数最大的是皮层.聚乙二醇浓度增加,在热力学上加速了铸膜液的相分离,铸膜液黏度的自然对数值线性增加,铸膜液黏度对凝胶速度的影响比热力学因素的影响要大.     

凝胶浴对钒电池用侧链型杂萘联苯聚醚酮多孔膜结构和性能的影响

以含苄基氯结构的杂萘联苯聚醚酮(CMPPEK-P)为原料、三甲胺为胺化试剂,通过先制膜后胺化的方式,利用水蒸气诱导相分离法(VIPS)成功制备了一种高性能钒电池用含有季铵基侧链的杂萘联苯聚醚酮(QAPPEK-P)多孔阴离子交换膜。研究了在VIPS过程中,不同浓度氯化钠水溶液(质量分数0%～26%,下同)作为凝胶浴对膜结构和性能的影响:提高氯化钠浓度,QAPPEK-P膜的孔隙率提高,面电阻显著降低,而其阻钒性能无明显变化。其中,在凝胶浴盐浓度为26%条件下制得的QAPPEK-P膜,装载其单电池的电池效率最佳:在电流密度为140 mA/cm²时,能量效率可达80%;且其电池性能在120 mA/cm²的电流密度下,充放电150个循环后无明显变化,显示出良好的化学稳定性,证明了QAPPEK-P在多孔阴离子交换膜在钒电池应用中的潜力。     

非溶剂添加剂对杂萘联苯聚醚砜超滤膜结构和性能的影响

以杂萘联苯聚醚砜(PPES)为膜材料,N-甲基吡咯烷酮为溶剂,丙酸(PAc)、乙醚(EE)和丙醇(PAL)为非溶剂添加荆,采用相转化法制备了PPES超滤膜.结果表明:在0.1MPa的操作压力下,以EE为添加剂时,随着邻近比α值的增加,膜的纯水通量减小,对PEG10000截留率基本保持在99%;以PAL为添加剂时,随着邻近比α值的增加,膜的纯水通量呈现先增大后减小的趋势;以PAc为添加荆时,随着邻近比α值的增加,膜的水通量增加,截留率略有降低,膜的断面结构由指状孔结构向海绵状孔结构转变.     

新型杂萘联苯聚醚砜酮中空纤维超滤膜的研制

以杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)为膜材料,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,乙二醇甲醚(EGME)、丁酮和1,4-二氧六环为添加剂,采用干-湿相转化法制备了中空纤维膜.考察了聚合物浓度、添加剂种类、添加剂含量和干纺程对中空纤维超滤膜性能的影响.结果表明,当干纺程为15~20 mm时,聚合物浓度为19%~22%,添加剂为乙二醇甲醚时,中空纤维膜对PEG6000的截留率高于95%,纯水通量为100~120 L/(m2.h).     

磺化含侧苯基杂萘联苯聚醚砜质子交换膜材料的合成与性能

以4-(3-苯基-4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮、4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮和4,4’-二氯二苯砜为单体,合成了一系列含侧苯基杂萘联苯聚醚砜,然后以浓硫酸为磺化剂,制备磺化含侧苯基杂萘联苯聚醚砜(SPPES-P)。采用FT-IR、1 H NMR对聚合物的结构进行了表征,表明磺酸基被成功地引入到聚合物侧链苯基上。采用溶液法制备了SPPES-P质子交换膜。考察了SPPES-P膜的吸水率、溶胀率、质子传导率,以及甲醇渗透性能和耐氧化性能,SPPES-P膜具有较好的阻醇性和耐氧化性能。     

P(AM-co-AMPS)基凝胶的溶胀动力学研究

本文以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为有机单体、正硅酸乙酯(TEOS)为无机原料合成了P(AM-co-AMPS)基水凝胶,研究了凝胶的相转变温度,以及在相转变温度前后的溶胀性能和溶胀动力学。结果表明,P(AM-co-AMPS)凝胶在25℃水温下主要以大分子松弛为主的溶胀方式,而在0℃水温下为Fickian扩散方式,且具有一定的温敏性;P(AM-co-AMPS)/SiO2杂化凝胶在0℃和25℃均保持非Fickian扩散方式,且温敏性被掩盖。     

新型含杂萘联苯聚醚砜类嵌段共聚物的合成与性能研究

采用连续缩聚法合成氯端基聚醚砜齐聚物,然后与杂萘联苯构成的类双酚合成的羟端基齐聚物进行缩聚反应,合成了新型PPES-PES嵌段共聚物.用IR、DSC、TGA、X-WAXD等方法对聚合物进行了表征,并研究了聚合物的溶解性能.结果表明该嵌段共聚物具有较高的玻璃化转变温度,较好的热稳定性和良好的溶解性能,为非结晶型聚合物,并可浇铸得到透明、韧性高的薄膜.实验还发现聚醚砜组分含量变化对共聚物的热性能影响很大,对杂萘联苯聚醚砜改性效果明显.     

多壁碳纳米管/杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的制备及性能

采用溶液共混及原位复合法制备多壁碳纳米管/杂萘联苯聚醚砜酮复合材料.通过扫描电镜观察材料的形貌,并对材料性能进行研究.对比两种方法,结果表明通过原位复合法制备,碳管在基体中有较好的分散和界面结合,其力学性能和导电性优于溶液共混法制备的复合材料.当碳管含量为3%(质量分数)时,原位复合材料的拉伸模量和强度分别为2.4GPa和107.6MPa,其体积电阻率达到1.0×106 Ω·cm,5%热失重温度提高了20℃.     

短切玻纤增强杂萘联苯聚醚砜共混树脂基复合材料的力学性能

在考察并优化不同基体树脂配方情况下,采用熔融混合的方式制备了不同含量的短切玻璃纤维增强二氮杂萘联苯聚芳醚砜(PPBES)/聚醚醚酮(PEEK)复合材料。并对复合材料不同温度下的力学性能进行了研究。玻璃纤维增强后,体系的拉伸强度大幅提高,其中30%玻璃纤维增强复合材料在150℃的拉伸强度稳定在91 MPa,具有优异的高温力学性能。扫描电子显微镜(SEM)照片表明复合材料中玻璃纤维和基体有较强的相互作用。     

凝胶介质对荷电微孔滤膜成膜性能的影响

以聚酰胺及天然多糖为成膜材料，以甲酸为溶剂，用相转化法制备荷电微孔滤膜。论述了“酸”、“醇”、“盐”、“碱”及水等不同凝胶介质及其浓度，温度对荷电微孔滤膜性能的影响。     

Lewis酸对聚醚酮砜成膜性能影响的研究

４种不同的Ｌｅｗｉｓ酸存在下，对聚醚酮砜（ＰＥＫＳ）铸膜溶液进行了浊点滴定，制得了相应的三元相图。考查了Ｌｅｗｉｓ酸对铸膜溶液流变性能的影响，测定了相应的粘流活化能。研究了Ｌｅｗｉｓ酸对膜性能的影响。     

非溶剂对成膜过程凝胶速率的影响

基于Flory-Huggins高分子溶液理论,计算了聚砜(PSF)-二甲基乙酰胺(DMAc)-非溶剂铸膜体系的三元相图,其中二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,水、甘油、乙醇和正已烷为非溶剂．通过相图分析了不同非溶剂对凝胶时间的影响,同时考虑了扩散的影响．根据计算结果得到如下结论:双节线或旋节线与聚合物-溶剂轴的距离越近,凝胶时间越短;非溶剂与溶剂的相互扩散速度越快,凝胶时间越短;联结线的斜率越小,即分相时聚合物稀相中非溶剂的量越少,凝胶时间越短。     

磺化杂萘联苯聚醚酮酮质子交换膜材料的合成与性能

以4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ)、1,4-二(3-磺酸钠基-4-氟代苯甲酰基)苯(SBFBB)和1,4-二(4-氯代苯甲酰基)苯(BCBB)为原料,经高温溶液缩聚反应,成功制备了一系列不同磺化度的新型杂萘联苯聚醚酮酮(SPPEKKs).利用FT-IR和1H-NMR对聚合物结构进行表征.采用溶液浇铸法制备了聚合物薄膜.测定了膜的吸水率,溶胀率,离子交换容量,耐氧化性和质子传导率.结果表明该系列磺化杂萘联苯聚醚酮酮膜具有良好的抗氧化性和较高的质子传导率.     

高分子添加剂PVPK30对酚酞基聚芳醚砜超滤膜成膜性能的影响

采用凝胶相转化法,以新型耐高温工程塑料——含酚酞侧基的聚芳醚砜(PES-C)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,通过改变铸膜液中添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVPK30)的含量,在平板刮膜机上制备了一系列超滤膜。考察了添加剂PVPK30含量对铸膜液黏度、凝胶速度、膜性能和结构的影响,对PES-C/DMAC铸膜液体系中添加剂PVPK30的作用规律进行了研究。     

溶胶-凝胶法Pd／SiO2杂化材料的热稳定性和热分析动力学

采用溶胶-凝胶法,在甲基化改性SiO2溶胶中掺杂PdCl2,制备Pd／SiO2杂化材料,通过XRD、红外光谱、TG—DTG分析以及接触角测定,考察Pd／SiO2杂化材料在N2气氛中的热稳定性,用Coast—Redfern方程、Doyle方程,结合最概然机理函数的Malek推断法,求算Pd／Si02杂化材料在热分解过程中各阶段的热分析动力学三因子,结果表明,保持Pd／SiO2杂化材料疏水性的最适宜焙烧温度为350℃。在N2气氛中,Pd／SiO2杂化材料中-CH3的无机化过程包括4个阶段,各阶段具有不同的热分解动力学机理函数,其活化能分别为73．85、143．66、204．47和417．19kJ·mol-1,指前因子分别为1．20x10^12、2．27x10^13、8．50x10^11和1．03x10^20S-1。