聚丙烯腈膜的碱改性及耐溶剂性能研究

采用氢氧化钠溶液对聚丙烯腈膜进行改性,通过溶胀度表征了膜在N,N-二甲基乙酰胺、苯、乙醇、异丙醇,正丁醇等有机溶剂中的耐受性。系统研究了碱液浓度、改性时间、改性温度对膜耐溶剂性能的影响,并借助傅里叶转换红外光谱对其原因进行了初步分析。结果表明,适度改性有利于提高膜的耐溶剂性能,过度改性会极大地破坏膜结构,降低耐溶剂性及膜的力学性能。较佳碱改性条件为碱液浓度2mol/L,改性时间3h,改性温度45℃。     

聚碳酸酯耐溶剂性能研究进展

聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优异的通用工程塑料,具有较好的抗冲击性能、电气绝缘性能、透光性能、耐蠕变性和耐老化性等优点,目前已大量应用于汽车工业、航空航天、建筑建材、医疗卫生和家用电器等领域.然而,由于分子网络疏松且含有大量酯基,聚碳酸酯存在耐溶剂性差的缺点,特别是在有机溶剂和碱性溶液环境中,很容易发生溶胀和应力开裂,从而导致制品报废,阻碍了聚碳酸酯进一步快速发展.目前,针对聚碳酸酯耐溶剂性能较差的问题,学术界和工业界开展了广泛的研究.高分子材料的结构决定其性能,其耐溶剂性与材料内部结构密切相关,因此聚碳酸酯耐溶剂性能的提升可从材料结构着手,通过化学或物理共混改性得以实现.另外,从实际产品应用角度来讲,通过制品的表面处理或者涂渡层的应用,能够避免制品内部材料与敏感溶剂直接接触,从而降低聚碳酸酯溶剂应力开裂的风险.虽然目前相关研究卓有成效,但是对化学或者物理改性法的作用机理还缺乏系统性研究,表面处理法的成本、时效和材料后续加工仍存在一定的问题,聚碳酸酯耐溶剂性能的潜力还有望进一步挖掘.鉴于国内外很少有文章针对聚碳酸酯耐溶剂性能进行归纳综述,本文简介了聚碳酸酯耐溶剂性能的基本情况,并介绍了聚合物溶剂应力开裂的测试方法,接着从化学改性、物理共混和表面处理三个角度综述了提高聚碳酸酯及其制品耐溶剂性能的途径,最后结合国内外研究现状进行了总结与展望,指出物理共混法是目前制备耐溶剂聚碳酸酯最为可行有效的方法,未来还应进一步开展温度和紫外等外界环境因素与溶剂的协同老化研究.     

PVA基聚离子渗透汽化膜在异丙醇/水溶液中的溶胀特性研究

用不同离子对PVA膜材料进行了改性,得到了不同结构的聚离子膜材料.在60℃下测定了的PVA聚离子膜在不同浓度的异丙醇/水体系中的溶胀特性,用气相色谱对其溶胀特性进行分析,并就离子取代对膜溶胀性能的影响进行了分析.实验结果表明离子取代后的PVA膜对异丙醇的溶解性能优于未经改性的纯PVA膜,且离子取代度的提高会使其溶解性能提高.     

氧化壳聚糖-丝胶共价复合物在天然乳胶改性中的应用

采用高碘酸钾氧化壳聚糖的方法制备了一种水溶性氧化壳聚糖(OCS),将OCS与丝胶(SS)反应获得多糖-蛋白共价复合物,进一步将所得复合物和OCS分别与天然乳胶共混成膜,并对膜材料的力学性能、老化性能、耐溶剂性、抗菌性、表面形貌及水溶性蛋白含量(WSP)等进行了对比研究.结果表明:天然乳胶通过复合物改性成膜可导致诸多性能的改善,如抗菌性,膜表面更致密且平整,水溶性蛋白含量大幅下降.这些性能的改善使其作为医用薄膜材料具有更加广阔的应用前景.     

Nafion膜高温改性研究进展

Nafion膜作为商业化应用最成熟的膜材料在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中得到广泛应用.特殊的大分子结构使Nafion膜在中低温条件下具有优异的综合性能.然而当燃料电池工作温度升高到100℃以上时，由于蒸发失水Nafion膜的质子电导率会出现迅速衰减，同时失水造成的膜体积变化对其机械稳定性也造成不良影响；另一方面，燃料电池工作温度的提升不仅能够改善电极相关反应的动力学，还可以有效提升催化剂对于一氧化碳、硫化氢等杂质气体的抗毒化能力.因此，Nafion膜在高温、低湿条件下综合性能的改善将进一步促进PEMFC技术的高温实用化进程.本文针对近些年Nafion膜高温改性研究相关工作，重点从改性材料以及改性修饰策略两方面进行了梳理和总结.     

改性PAmA—PI渗透蒸发膜促进酯化以应的研究

本文以聚酰胺羧酸（ＰＡｍＡ）为膜材料，研制了具有耐溶剂性、耐温性和机械性能稳定的聚酰亚胺（ＰＩ）渗透蒸发均质膜，同时以二元羧酸为改性剂，对ＰＡｍＡ－ＰＩ膜材料进行化学改性，从而调节膜的溶解选择性和扩散选择性，在此基础上，将改性的膜应用到乙酸异戊酯的合成反应中，通过对抑制反应的水的连续分离，破坏了化学反应平衡，使反庆向生成酯的方向移动，获得了良好的结果。     

CF_4等离子体改性超疏水膜蒸馏膜材料

膜蒸馏膜的疏水性是控制出水品质和过程运行稳定性的关键之一.本文系统总结了本课题组采用CF4等离子体对亲水、疏水膜材料进行疏水改性用于膜蒸馏的研究进展,描述了CF4等离子体的改性机理及疏水改性膜的直接接触式膜蒸馏过程的性能等.对超疏水改性对膜性能影响的机理进行了探索,发现(超)疏水改性可提高膜蒸馏过程的有效蒸发面积,从而提高膜蒸馏过程的热效率和通量,为制备高性能新型蒸馏膜材料提供了新思路.     

单价选择性阳离子交换膜的制备及工艺优化

以吡咯为改性材料,采用浸渍表面改性法,对普通均相阳离子交换膜进行表面改性来制备单价选择性阳离子交换膜.通过电渗析试验,研究不同制备因素对改性膜选择分离性能的影响,从而优化制膜条件;并在最佳制备条件下,对改性膜进行膜面表征与基本性能测试.结果表明,最佳制膜条件为浸渍温度40℃,浸渍时间6 h,吡咯浓度0.2 mol/L,氧化剂浓度与种类为0.8 mol/L的FeCl_3;膜改性后表面更为平整,离子交换容量、含水率与溶胀度分别为0.78 mmol/g、17.3%与8.5%;Ca~(2+)的泄漏率仅为7.7%,Na~+的透过率为60.3%,选择透过性系数可达7.8,有优良的离子选择分离性能.     

直接甲醇燃料电池用Nafion膜改性研究进展

Nafion膜具有稳定的性能和良好的质子传导率,但存在阻醇性能差、成本高、不能在高温条件下使用等问题,不仅影响了燃料电池的产电性能还影响了它的使用寿命及转化率等。介绍了Nafion膜的性能特点、应用特点和改良方向,主要介绍了使用简单的物理或化学方法对Nafion膜进行改性、使用增强材料加固、与无机物复合等方面的近期研究概况。总结了部分Nafion膜的改性方法以及实验结果,结果表明在使用支撑材料加固的增强膜中,复合第三种填料的改性方法成效较好。     

单价选择性均相阳离子交换膜的制备及性能

以2-羟基-3-三甲铵基丙基壳聚糖为改性材料,商品化均相离子交换膜为基膜,电沉积法制备单价选择性阳离子交换膜,并探讨制膜液浓度、电沉积时间和交联环境等制膜条件对改性膜特殊分离性能的影响.用多种分析方法测试膜的相关性能,结果表明,单价选择性阳离子交换膜对一多价离子的分离效果明显,其中静电排斥是解释其分离特性的主要因素..     

溶剂处理提高聚砜非对称中空纤维膜气体分离性能

考察了溶剂处理对聚砜非对称中空纤维膜气体分离性能的影响．利用溶剂在膜表面缺陷孔中溶胀聚砜的作用，调整膜表面孔分布，降低表面孔隙率，提供了一种后处理提高非对称膜气体分离系数的方法     

聚哌嗪酰胺复合纳滤膜研制

以聚砜为支撑底膜,以哌嗪和均苯三甲酰氯为单体,经界面聚合反应制备聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,详细研究了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的成膜规律和分离性能,研究结果表明,以聚砜为支撑底膜,采用界面聚合法,选择合适的成膜工艺（支撑底膜孔径、水相和有机相组成,热处理温度等）,可制备分离性能优越的聚哌嗪酰胺复合纳滤膜。     

PSF/SPSF合金膜的相容性对膜性能的影响

聚砜(PSF)／磺化聚砜(SPSF)合金膜是采用液相共混及相转换法制成的．本文研讨了PSF/SPSF的相容性与其合金膜性能之间的相关性．根据在不同组成条件下混合熵值的计算结果判断，PSF／SPSF合金是一部分相容的体系．实验结果表明，在本实验范围内随着SPSF含量的增加，PSF／SPSF体系相容性降低，从而引起合金膜的纯水量升高，截留率下降．溶剂的种类及混合溶剂的比例也影响PSF/SPSF的相容性，从而影响膜的性能．在NMP-DMF混合溶剂中，随着DMF含量的增大，PSF/SPSF合金体系的相容性变差，其结果造成膜的通量升高，同时截留率下降．     

聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯复合纳滤膜的制备

以AIBN为引发剂,采用本体聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA),并采用中空纤维超滤膜技术滤除PDMAEMA水溶液中的低聚物和未反应的单体.以聚砜(PSf)超滤膜为基膜,以所精制的PDMAEMA为水相涂层液,以对二氯苄的正庚烷溶液为有机交联剂,利用界面聚合的方法制备了PDMAEMA/PSf荷正电复合纳滤膜.实验重点研究了PSf基膜和单体浓度、水相pH值及浸涂时间、水相沥干时间、交联反应时间等条件对所制备纳滤膜分离性能的影响,确定了较优的制膜条件.所制备的荷正电纳滤膜对1g/LMgSO4水溶液(0.8MPa,30℃)的截留率为86.7%,水通量为8.4L/(m2.h).     

Three-layer flow membrane system on a microchip for investigation of molecular transport

A stable three-layer flow system, water/organic solvent/water, has been successfully applied for the first time in a microchannel to get rapid transport through an organic liquid membrane. In the continuous laminar flow region, the analyte (methyl red) was rapidly extracted across the microchannel from the donor to the acceptor phase through the organic solvent phase (cyclohexane). Thermal lens microscopy was used to monitor the process. The thickness of the organic phase, sandwiched by the two aqueous phases, was approximately 64 microm, and it was considered as a thin liquid organic membrane. Permeability studies showed the effects of molecular diffusion, layer thickness, and organic solvent-water partition coefficient on the molecular transport. In the microchip, complete equilibration was achieved in several seconds, in contrast to a conventionally used apparatus, where it takes tens of minutes. The thickness of the organic and aqueous boundary layers was defined as equal to the microchannel dimensions, and the organic solvent-water partition coefficient was determined on a microchip using the liquid/liquid extraction system. Experimental data on molecular transport across the organic membrane were in agreement with the calculated permeability based on the three-compartment water/organic solvent/water model. This kind of experiment can be performed only in a microspace, and the system can be considered as a potential biological membrane for future in vitro study of drug transport.     

分子筛填充聚砜膜气体渗透特性研究

制备了分子筛填充聚砜膜,并考察了分子筛填充量对氢、氮、乙烯等气体的渗透特性的影响．实验结果表明,在一定的分子含量范围内成膜过程中会发生分子筛的自聚集现象,从而导致分子筛在膜内的非均匀分布．与此相对应,膜的气体渗透特性也发生突变．     

聚砜纳滤中空纤维膜去除内分泌干扰物双酚A

由本实验室自制等离子体改性聚砜纳滤中空纤维膜对内分泌干扰物双酚A溶液进行截留,通过改变溶液浓度、pH、操作压力以及离子强度等因素,经过长时间截留,观察聚砜纳滤中空纤维膜对双酚A溶液的截留率以及通量的变化,分析其作用机理,归纳出改变不同因素使得截留率及通量变化的规律,并研究了不同条件下原液浓度的变化.实验结果表明,聚砜纳滤中空纤维膜对双酚A有很强的吸附作用力,这种吸附力为去除双酚A的主要机理,且溶液为较高浓度,pH=6,压力为0.2MPa,低离子强度时去除率达到90%以上.在近中性条件下,吸附作用力在聚砜纳滤中空纤维膜去除双酚A过程中起主导作用,在较高pH条件下静电斥力发挥作用,离子强度的大小对吸附作用力影响不大.     

Novel carbon fiber/epoxy composite toughened by electrospun polysulfone nanofibers

Novel carbon fiber/epoxy composite toughened by electrospun polysulfone (PSF) nanofibers was prepared to enhance fracture toughness of the composite, and compared the morphology and toughness to those of composite toughened by PSF films prepared by solvent method. Polysulfone nanofibers with the average diameter of 230 nm were directly electrospun onto carbon fiber/epoxy prepregs to toughen the composite. SEM observations of the polysulfone nanofibers toughened composite revealed that polysulfone spheres with uneven sizes presented uniform dispersion through interleaves of the composite, which was different from those of composite toughened by PSF films. Mode I fracture toughness (G_IC) of the nanofibers toughened composite was 0.869 kJ/m² for 5.0 wt.% polysulfone nanofibers content, which was 140% and 280% higher than those of PSF films toughened and untoughened composite due to the uniform distribution of polysulfone spheres.     

聚砜中空纤维膜法空气除湿的研究

分别采用非对称聚砜中空纤维膜，磺化聚砜－聚砜复合中空纤维膜进行了空气除湿性能研究，考察了操作压力，回收率等不同操作条件对除湿性能的影响。     

界面聚合法制备海藻酸钠/聚砜复合纳滤膜

以聚砜(PS)超滤膜为基膜,海藻酸钠(Sodium Alginate,NaAlg)和均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相反应单体,经界面聚合反应制备一种新型复合纳滤膜.研究了制备影响因素对复合膜分离性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)对复合膜的表面形态和断面结构进行了表征.结果表明,当海藻酸钠的质量分数为2.0%,TMC的质量分数为0.25%,TMC反应时间为30s,热处理温度为50℃,热处理时间为10min时所制备的膜性能最好.所制备的复合纳滤膜在操作压力1.0MPa下,对1 000mg/L的Na2SO4溶液的脱盐率为84.9%,通量为12.2L/(m2.h).