乙基纤维素/C60复合膜制备及气体分离性能研究

为制备C60含量不同的乙基纤维素(EC)/C60复合膜,采用UV-可见光谱、AFM和XRD等手段对紫外光辐照前后复合膜结构进行表征,并考察其对气体分离及渗透性能的影响.结果表明,复合膜经紫外光辐照后,C60在膜表面的分布由独立的簇状结构转变为连续平缓的丘陵状结构,膜表面更加致密光滑;复合膜分子链间距未发生明显变化,但对N2、CO2、H2的渗透性能和H2/N2、CO2/N2分离性能产生明显影响.当C60添加量达到1.6%时,未经紫外光辐照的复合膜对CO2及H2的透气系数较纯EC膜分别提高了30%和40%,分别达到61.29Barrer和78.88Barrer,对H2/N2,CO2/N2理想分离系数增至纯EC膜的1.47和1.38倍,分别达到9.979和12.84;经紫外光辐照后,高C60含量的EC/C60复合膜能够保持纯EC膜对CO2和H2的透过水平,而对H2/N2和CO2/N2的分离性能增至纯EC膜的2.30和2.43倍,分别达到17.49和25.60.     

气体分离复合膜制备中材料匹配和孔渗现象的研究

介绍了气体分离复合膜的基本构型、制备方法及近期的发展，阐述了制备气体分离复合膜时遇到的两个问题；材料匹配和孔渗现象。模拟计算了孔渗对复合膜分离性能的影响，并对如何防止孔渗现象的发生进行了讨论。     

新型炭／T型分子筛复合膜材料的设计、制备及应用

以聚酰胺酸为有机前驱，两种不同形貌的T型分子筛为杂化物经高温热解制备了新型的炭／T型分子筛复合膜材料。利用TG、XRD、SEM等分析手段对所制备的复合膜的微结构进行了研究。结果表明，T型分子筛在炭相中分散良好，其晶体结构在热解过程中没有被破坏，同时形成了稳定的无机，无机复合结构。单组分气体（CO2，O2，N2和CH4）以及混合气体（CO2／CH4，O2／N2）的渗透实验表明，分子筛减小了气体分子在膜中的扩散阻力从而大大提高了复合膜对气体分子的渗透能力，其中，复合膜对CO2和O2渗透系数可达1302Barrer[1Barrer=1×10^-10cm^3（STP）·cm／cm^2·s·cmHg]和334Barrer，同时CO2／CH4混合气体分离系数达到62，O2／N2分离系数达到8左右。这些数据表明该复合膜是一种可实现大规模二氧化碳以及空气分离的理想膜材料。     

普适性气体分离阻力复合膜模型

在前人研究的基础上建立了普适性气体分离阻力复合膜模型，讨论了两个主要参数嵌入率ｆ和横向流动阻力Ｒｘ对复合膜性能的影响，并在此基础上全面研究了底膜孔隙率、孔径、致密层厚度、支撑层厚度和涂层厚度和对膜性能的影响，通过讨论形成了制备复合膜的新思路，可以用于指导制膜实践。     

PI/TiO2纳米复合膜的气体分离性能

通过溶胶-凝胶法制备出系列聚酰亚胺PI(HQDPA—DMMDA)／TiO2纳米复合气体分离膜．采用TEM、WAXD和DSC等手段测试了复合膜的某些物理特性；研究了复合膜对H2、N2、O2、CO2和CH4等五种气体的透气性能及其与温度的关系，并对复合膜的结构与透气性能的关系作了推测．结果表明，TiO2的引入并未明显改变PI的分子链间距．随着PI中TiO2含量的增加，复合膜的透气系数开始逐渐增加，当TiO2含量为22．3％时，则显著增加，且仍保持很高的分离系数．提出用无机纳米网络促进传输作用来解释复合膜的透气机理．     

聚醚砜-纳米二氧化硅气体分离复合膜的性能

研究了纳米二氧化硅(SiO2)颗粒的添加对聚醚砜纳米二氧化硅气体分离复合膜气体渗透性能的影响.采用SEM、机械性能和气体分离性能等评价方法分别表征膜的微观结构、力学性能及分离性能.结果表明:随着SiO2添加量的增加,杨氏模量增大,H2、N2、O2、CH4和CO2气体的渗透通量增大,但O2/N2,CO2/CH4和H2/N2的分离因子有所降低;中空纤维气体分离复合膜在放置一段时间后,性能趋于稳定;制备好的膜以乙醇和正己烷为交换剂,在烘箱中烘干作为后处理方式能够使膜具有较好的分离性能.     

液晶复合膜对H2,N2,CO及CO2气体分离性能的研究

本文研究了三种液晶/高分子复合膜对H_2、N_2、CO及CO_2等四种气体的透过情况。实验表明,液晶/高分子复合膜在液晶的熔点以下对H_2及CO_2具有较好的选择性,其原因可能是小分子液晶添加剂使聚合物的致密结构发生了变化。选择性αH_2/N_2、αH_2/CO等在液晶的熔点附近有较大的突跃。渗透系数P_(H_2),P_(CO_2)较之PVC膜均有数量级的提高。液晶分子结构对气体的分离系数有很大影响,液晶分子中是否含有酯基或氰基在液晶的熔点(T_(KN))以上的选择性αH_2/N_2、αH_2/CO、αCO_2╱N_2以及αCO_2/CO等可差别3～4倍。     

聚酯基炭分子筛复合膜的制备及气体分离性能研究

以双酚A（BPA）和均苯三甲酰氯（TMC）为单体通过界面聚合的方法在卷式炭膜上合成聚酯,制备了聚酯基炭分子筛复合气体分离膜,考察了界面聚合工艺条件如界面聚合反应时间、有机相及水相单体浓度、热处理时间、不同有机相溶剂及聚合反应次数对复合膜气体分离性能的影响,确定了最佳制备工艺条件.并通过热重（TG）、红外光谱（IR）及扫描电子显微镜（SEM）分析手段对复合膜的热稳定性、分离层的化学结构和表面形貌进行表征与分析.以最佳工艺条件下界面合成制备的聚酯膜经炭化制备了聚酯基复合炭膜,并测试其气体渗透性能,研究表明,在最佳工艺条件下制备的聚合物复合膜,其O₂和N₂的渗透通量分别为6.59×10^-10mol/（m²·s·Pa）和2.92×10^-10mol/（m²·s·Pa）,O₂/N₂的分离系数为2.25;炭化后制备的复合炭膜其O₂和N₂的渗透通量分别增加为3.71×10^-9mol/（m²·s·Pa）和1.19×10^-9mol/（m²·s·Pa）,O₂/N₂的分离系数则提高到3.1 2.     

PDMS/聚酰亚胺中空纳米微球/PEI混合基质复合膜的制备及气体分离性能研究

以均苯四甲酰氯(BTAC)和4,4-(9-亚芴基)-二胺(FDA)为油相和水相单体,在微乳液体系中通过界面聚合法制备了聚酰亚胺中空纳米微球.然后配制微球和聚二甲基硅氧烷的正己烷混合液作为涂层液,采用浸渍涂覆法制备聚二甲基硅氧烷/聚酰亚胺中空纳米微球/聚醚酰亚胺复合膜,并对O_2、N_2的渗透速率和O_2/N_2分离性能进行了测试.系统考察了聚合物浓度、预交联时间、浸渍时间、提拉速度及固化温度对复合膜气体渗透性能的影响.结果表明,当硅橡胶质量分数为3%、预交联时间为3 h、浸渍时间为120 s、提拉速度为0.5 m/min、固化温度为80℃时,制备的复合膜性能较佳.测试条件为0.2 MPa、25℃时,具有无缺陷皮层复合膜的O_2渗透速率高达1 676 GPU,O_2/N_2分离因子为2.2.     

PDMS/PVDF复合膜分离VOC/N2的性能研究

采用涂布法制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)复合膜,并用于VOC/N2体系(正已烷/N2、环己烷/N2、正庚烷/N2二元混合气体)的分离,系统地考察了原料气浓度、原料气流速、操作温度对PDMS/PVDF复合膜分离性能的影响.结果表明,随着原料气浓度的升高、流速的增大,VOC的渗透率及选择性均增大,而随着操作温度的升高,VOC的渗透率和选择性有所降低.连续运行三个月,膜分离性能稳定,正庚烷的渗透率为1.2×10-6 mol/(s·m2·Pa),选择性可达145.     

载镍炭分子筛膜的制备及其气体透过性能

采用热固型共聚磺化酚醛树脂在多孔Al2O3管外侧经涂覆、固化、离子交换和热解的方法制备了一种载镍炭分子筛膜.用扫描电子显微镜观察了载镍炭分子筛膜和无镍炭分子筛膜的表面形态,结果表明无镍炭分子筛膜的表面十分光滑,而载镍炭分子筛膜表面呈明显的颗粒堆积状.XRD分析表明载镍炭分子筛膜中镍以硫化物存在.500℃热解所得载镍炭分子筛膜35℃,1.013 2×105Pa时O2通量为32 GPU[1GPU=1×10-6cm3(STP)/s.cm2.cmHg],O2/N2分离系数为6.7.700℃热解所得载镍炭分子筛膜室温空气储存45天后,35℃时对H2,CO2,O2,N2,CH4等气体的透过通量波动小于8%,而透过选择性几乎不变.     

SnO_2/C复合材料的制备及NO_x气敏研究

为制备在室温条件下对NOx的检测具有低检测线、响应迅速、灵敏度高的材料,通过高压静电纺丝法制备了多孔SnO2/C复合材料,采用TEM、SEM、XRD等手段研究了复合材料形貌及结构.研究表明：SnO2/C复合材料表面存在丰富的微孔、介孔和大孔,且以10 nm左右的介孔居多.室温下（16～18℃）对SnO2/C复合材料NO...     

聚醚共聚酰胺多层复合气体分离膜的制备及其分离性能

采用浸渍涂覆法,以聚醚共聚酰胺PEBA1074嵌段高分子为选择层膜材料制备具有超薄分离层的PEI/PDMS/PEBA1074/PDMS多层复合气体分离膜,探讨了操作条件对H2、N2、CH4和CO2等在多层复合膜中的渗透性能的影响.多层复合膜对极性气体具有较高的渗透通量,并且对极性/非极性气体分离体系具有较高的选择性.CO2对多层复合膜存在增塑作用,其渗透通量随操作压力的增加而增加;随着操作温度的升高,H2、N2、CH4和CO2在复合膜中的渗透通量显著增大,而CO2/非极性气体(H2、N2和CH4)的分离系数减小.气体渗透通量与温度的关系在PEO链段熔点的上下分别满足不同的Arrhenius方程.当操作温度大于PEO链段熔点温度时,气体的渗透活化能减小.     

管状复合炭膜的制备及气体分离性能

以商用PMDA-0DA型聚酰胺酸为涂膜液,采用浸渍涂膜法制备管状复合炭膜,考察支撑体的孔径尺寸、涂膜液浓度以及加入添加剂对所制备复合炭膜的气体分离性能的影响;并利用热重分析及扫描电镜考察所制备炭膜的热分解行为和复合效果.结果表明,与混煤支撑体相比,烟煤支撑体所制备的管状复合炭膜表现出更好的气体分离性能;随着涂膜液浓度的增加,气体的渗透速率呈先下降后上升的趋势,选择性则先增大后减小;添加表面活性剂不仅改善了涂膜液与支撑体表面的复合效果,减少了涂膜次数,同时提高了炭膜的气体渗透能力;在最佳制膜工艺条件下,H2、O2、CO2、N2的渗透速率分别为176.3×10-10、16.97×10-10、15.57×10-10、1.79×10-10mol/(m2·s·Pa),H2/N2、O2/N2、CO2/N2的选择性为100.7,10,9.34.     

中空纤维反渗透复合膜的制备及分离性能研究

通过间苯二胺水溶液和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的界面缩聚反应,以聚砜中空纤维超滤膜为基膜,制备了聚芳香酰胺反渗透复合膜.用扫描电镜对复合膜的表面及断面进行表征,探索了复合膜在不同操作条件以及进液性质下的分离性能.研究结果表明:中空纤维反渗透复合膜具有良好的耐压密性和稳定性,在0.7MPa下具有良好的分离性能.此复合膜对NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、MgSO4、Na2SO4等无机盐水溶液的脱盐率不低于93.5%,通量大于21L/(m2·h);对天津市大港、小站两地的苦成水具有优异的淡化性能;对天津市自来水中的盐分也有良好的去除率.     

Tension-tension fatigue of a cross-woven C/SiC composite

The tension-tension fatigue behavior of a cross woven C/SiC composite was studied in terms of damage modes and damage development. The fatigue stress versus life diagram (S-N) curve and an endurance limit of 320–340 MPa (about 80% tensile UTS) for 10⁶ cycles were obtained for the C/SiC composite. Different fatigue behaviors were found for samples that failed during fatigue and for samples that survived 10⁶ cycles. Seven fatigue damage modes were observed, the development of which were used to explain the different fatigue behaviors. For the fatigue-failed samples, the degrees of damage of the seven modes increased with increase of cycles, leading to an increase in elapsed strain and a decrease in composite modulus. For fatigue-survived samples, the development of all the damage modes except for fiber breaking caused an initial increase of elapsed strain and decrease of composite modulus, but at high cycles, fiber bundle realignment and straightening in these samples led to partial recovery of the modulus and cessation of the damage development.     

碳／碳复合材料活塞的制造与性能

介绍了用Ｃ／Ｃ复合材料制造的航模发动机活塞的新方法，并研究了制备工艺，对用相同方法制造的短梁试样进行了性能测试和微观组织分析。实验结果表明：所制得活塞的密度达到１．４３ｇ／ｃｍ３，剪切强度最高达到１６．８９ＭＰａ，弹性模量７．５５ＧＰａ，断裂强度２５．５２ＭＰａ，其试样断口为纤维拔出型。