有机硅—聚氨酯嵌段共聚物合成结构及性能的研究——(2)有机硅—聚氨酯嵌段共聚物合成及反应动力学的研究

通过端活性基低分子量有机硅齐聚物与聚氨酯预聚体反应合成了一系列有机硅—聚氯酯嵌段共聚物.研究了反应过程的动力学,确定该反应为高达69%转化之二级反应.测定了反应活化能和频率因子.     

水分散有机硅—聚氨酯嵌段共聚物合成性能及应用的研究

合成了水分散有机硅－聚氨酯嵌共聚物乳液，研究了反应动力学，共聚物的性能及应用。首先由八甲基环四硅氧烷以膨润土为催化剂，醋酐为分子量调节剂合成分子量为端羟基聚硅氧烷齐聚物，再使之与甲苯二异氰酸酯及聚乙醇于丙酮中反应制得端异氰酸酯基的有机硅－聚氨酯预聚体，将此预聚体用３－（Ｎ－甲基二乙醇氯化铵）－１，２－环氧丙烷扩链，加水乳化即得阳离子型的有机硅－聚氨酯嵌段共聚物水乳液，此种水乳液是一种优良的织物整理     

可生物降解多嵌段聚乳酸共聚物合成研究

以氧化锌为催化剂,使左旋丙交酯(LLA)与聚乙二醇(PEG600)开环共聚,得到三嵌段(HO PLLA PEG PLLA OH)预聚物;再以甲苯二异氰酸酯TD1 80为扩链剂对其进行扩链,得到多嵌段共聚物.采用核磁共振、红外光谱、凝胶渗透色谱等对目标产物的结构、分子量分布进行了表征;同时用变温红外法研究了与LLA结晶相关谱带的位置,并对其进行了归属.     

卟啉型聚酰胺类嵌段共聚物的合成及表征

以中位-5,15-二(4-氨基苯基)-10,20-二苯基卟啉(TPP-NH2—2O)、癸二酰氯(TDC)和对苯二甲酰氯(NMP)为原料,以三乙胺(TEA)为溶剂,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为复合溶剂,通过聚合反应得到卟啉型聚酰胺类嵌段共聚物,并进一步合成了Cu、Zn两种金属卟啉型聚酰胺类嵌段共聚物。利用傅里叶红外吸收谱图和紫外-可见吸收光谱对合成产物进行了结构表征,并对主要的紫外-可见吸收光谱和傅里叶红外吸收谱图带进行了经验归属和不同产物的红外谱图对比分析,初步确定了合成产物是以卟啉骨架结构为主要聚合单元的酰胺类嵌段共聚物。     

水分散有机硅－聚氨酯嵌段共聚物合成性能及应用的研究

合成了水分散有机硅－聚氨酯嵌段共聚物乳液，研究了反应动力学、共聚物的性能及应用．首先由八甲基环四硅氧烷以膨润土为催化剂，醋酐为分子量调节剂合成分子量为端羟基聚硅氧烷齐聚物，再使之与甲苯二异氰酸酯及聚乙醇（ＰＥＧ）于丙酮中反应制得端异氰酸酯基的有机硅－聚氨酯预聚体（ＰＳｉ－ＰＥＵ）．将此预聚体用３－（Ｎ－甲基二乙醇氯化铵）－１，２－环氧丙烷扩链，加水乳化即得阳离子型的有机硅－聚氨酯嵌段共聚物（ＰＳｉ－ＰＵ）水乳液．此种水乳液是一种优良的织物整理剂可用以改善织物的表面性能、吸湿性和永久抗静电效果，同时可提高织物的力学性能和耐磨性能．     

PLLA-PEG-PLLA三嵌段共聚物的合成及性能

以萘钾和聚乙二醇形成大分子引发剂,在超声波震荡下引发L-丙交酯开环共聚,合成出不同EO/LA物质的量比的PLLA-PEG-PLLA三嵌段共聚物。利用FT-IR和1HNMR表征了三嵌段共聚物的结构。通过接触角和吸水率测试表明共聚物的亲水性是随着EO含量的增大而增强。采用DSC和POM研究共聚物的热性能和结晶形貌表明,共聚物各段熔点比各自均聚物低且有一个Tg,由于共聚物中EO/LA物质的量比的不同,表现出某段的单独结晶或两段都不结晶。因此,可通过改变嵌段含量,制备不同性能的材料,扩大聚乳酸的应用范围。     

聚苯醚/聚砜复合膜对乙醇/水混合体系的渗透汽化分离

以聚砜超滤膜为基膜,采用溶剂蒸发法制备聚苯醚/聚砜复合膜.用红外光谱(FT-IR)表征复合膜的制备效果,通过扫描电镜(SEM)观察其断面形貌;研究了聚苯醚(PPO)含量、进料液乙醇含量及进料液温度对复合膜渗透汽化分离性能的影响.结果表明,随铸膜液中PPO质量分数的增大,复合膜的分离因子增大,渗透通量减小;随进料液中乙醇质量分数的增大,复合膜的分离因子减小,而渗透通量增大;随进料液温度的升高,复合膜的分离因子及渗透通量均增大.对铸膜液中PPO质量分数为14%的复合膜,在进料液乙醇含量10%、进料液温度60℃时,膜的渗透通量157.2 g/(m²·h),膜对乙醇的选择系数为15.6.     

硅橡胶膜在乙醇发酵-渗透蒸发耦合过程中的分离性能

为掌握乙醇发酵 -渗透蒸发耦合过程中的膜分离行为 ,在发酵液温度 30～ 4 0℃、糖浓度 0～ 10 0g/L以及有无细胞存在的实验条件下 ,测试了乙醇通过硅橡胶膜的传质分离速率。结果表明 ,发酵温度升高促进渗透蒸发 ,但乙醇产率同时降低 ,导致过膜总通量增加而乙醇通量无明显变化 ,说明耦合过程操作温度应以实现高浓度连续发酵为控制因素 ;糖浓度增加对水分子在膜面的吸附有抑制作用 ,导致水的渗透通量减少 ,从而相对提高了膜对乙醇的选择性 ,分离因子提高 ;发酵液中细胞的存在促进了膜面的传质 ,有利于乙醇的渗透蒸发 ,过膜通量增加。     

戊二醛交联聚乙烯醇膜在醇/水介质中溶胀性能的研究

制备了用含有戊二醛的混合交联剂化学交联聚乙烯醇（PVA）的渗透蒸发优先透水膜，测定了在不同乙醇浓度下膜的溶胀度，研究了聚合物的聚合度、浸泡时间、浸泡温度对膜溶胀度的影响．结果表明：以含戊二醛的混合交联剂化学交联PVA制备而成的均质膜对水具有优先选择性．随着PVA聚合度的增大，膜的溶胀度增大；随浸泡液浓度的升高，膜的溶胀度升高，膜中吸附溶解的乙醇含量升高，但总小于浸泡液中乙醇含量；随浸泡时间的延长，膜中吸附溶解的液量增多，但在0．5h已基本达到溶胀平衡；随浸泡液温度的提高，膜的总溶胀度升高．     

渗透蒸发及其在发酵工业中的应用

本文综述了渗透蒸发作为一种新型精密分离膜技术的原理、特点和工艺流程。在发酵工业中，主要应用于有机物水溶液的分离，可用来制备无水乙醇，生产低醇或无醇葡萄酒。渗透蒸发技术因为操作简单、安全可靠，易自动控制，且对发酵无任何不良影响，因此在发酵工业中具有广阔的应用前景。     

硅氮烷疏水改性介孔分子筛填充PDMS制备杂化复合膜及渗透汽化性能

采用硅烷偶联剂对介孔分子筛疏水改性,并将其掺杂在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中涂覆在聚砜基膜上制备有机无机杂化复合膜.对疏水改性介孔分子筛进行了BET测试及FT-IR等表征.BET测试结果显示,改性前后孔径分布发生明显变化;从FT-IR图中看出,改性后介孔分子筛的羟基峰明显减小甚至消失并且出现烷基等特征峰.通过扫描电镜(SEM)观察了有机无机杂化复合膜的形貌结构,并研究了分子筛添加量、料液浓度和操作温度等对杂化复合膜渗透汽化性能的影响.结果表明:采用1,1,3,3-四甲基二硅氮烷对介孔分子筛疏水改性最有效;疏水改性后介孔分子筛/PDMS杂化复合膜对醇/水溶液有较好的分离效果,当分子筛填充质量分数为20%、操作温度为40℃、进料液质量分数为3%时,杂化膜对乙醇/水体系的分离因子最高为9.8,渗透通量为1 002 g/(m²·h),对正丁醇/水体系的分离因子最高为65.4,渗透通量为1402 g/(m²·h).     

PAN／PEI／PAA复合膜组装及其渗透汽化性能

为了制备高性能的渗透汽化复合膜,采用水解处理后的PAN超滤膜作为基膜,通过静电层层吸附聚电解质PEI/PAA组装渗透汽化复合膜,研究了基膜水解条件对复合膜渗透汽化性能的影响,确定适宜的水解条件为温度65℃,碱液浓度为2mol/L,时间为60min;并且对制膜过程进行优化,采用未质子化的水解后基膜,选用乙醇作为PEI溶剂;同时,考察了渗透汽化过程中,操作条件以及不同醇/水分离体系对复合膜分离性能的影响.结果表明,醇类物质分子量越高,复合膜渗透汽化性能越好.当进料液为70℃的质量分数为95%的异丁醇/水溶液时,透过液中水的质量分数可达98.26%,渗透通量为346g/(m²·h).     

膜分离法回收不凝气中乙醇/水蒸气的实验研究

模拟传统发酵,将PTFE膜用于不凝气中乙醇/水蒸气的分离,研究了不凝气中乙醇浓度、进料温度、膜后真空度等操作条件对膜分离性能的影响,并对PTFE膜和ePTFE膜进行比较.结果表明,PTFE膜渗透通量随着气体中乙醇摩尔分数、进料温度、膜后真空度的增加而增加,温度与渗透通量符合Ar-rhenius方程.PTFE膜分离因子随气体中乙醇摩尔分数、进料温度的增加而增加,随膜后真空度的增加而减小.ePTFE膜相对于PTFE膜来说,具有较高的渗透通量,分离效果较好,有利于乙醇/水蒸气的分离.     

PDMS复合膜薄层流动膜组件中的渗透蒸发传质动力学

用自制的高性能矩形平板PDMS复合膜构造了薄层流动水力学结构的渗透蒸发膜组件,并进行了乙醇溶液的渗透蒸发传质动力学研究.实验得到了很好的渗透通量与浓度推动力之间的动力学关系.根据膜渗透蒸发的串联阻力概念,把液相边界层传质的Sherwood模型计算值与实验测量的总传质系数相结合,得出了渗透蒸发的膜内传质系数.分析表明,在料液温度25℃时,膜内传质阻力对渗透蒸发传质总阻力的贡献超过70%,说明膜内传质阻力是整个渗透蒸发过程的控制因素.对不同流动状态和不同温度下的传质动力学行为进行了实验测量和分析,结果显示,矩形平板PDMS复合膜与薄层流动膜组件的结合优于我们原来研究过的圆形膜及膜器,可以充分发挥膜的高性能.这一结果对PDMS复合膜和膜组件构形及其渗透蒸发过程的设计和运行具有重要意义.     

隔离壁精馏塔萃取精馏制无水乙醇

用隔离壁精馏塔萃取精馏制无水乙醇。在溶剂比为1．8,回流比为3：1,乙醇原料进料速度为1．6mL／min时,塔顶乙醇的质量分数达到99．5％;塔釜乙二醇的质量分数达到96．4％,可直接作萃取剂循环利用。用Aspen Plus对该工艺和二塔萃取精馏工艺对比,结果与实验相一致,塔顶组成相对误差为0．5％,塔釜组成相对误差2．4％。结果显示该工艺比现有工艺少一个塔、一个再沸器和一个冷凝器,节能12％,降低了能耗和设备投资。     

硅橡胶膜生物反应器乙醇连续发酵传质动力学实验研究

利用新型的硅橡胶平板复合膜构造乙醇连续发酵膜生物反应器,研究了连续发酵-渗透蒸发操作稳态过程的膜传质动力学问题,实验分析了发酵液循环流量、发酵温度、膜表面液体流动模式对膜性能的影响。在长达500h的连续发酵过程中,膜的分离性能维持相对稳定,没有出现膜污染现象。硅橡胶膜对发酵液中的乙醇的原位分离有效地减轻了代谢产物对细胞抑制作用,在发酵过程的前后阶段,膜的总传质系数从5.21×10-7m/s提高到7.94×10-7m/s。膜对实际发酵液的分离性能表现比对乙醇-水模型溶液的高。