PPTA/PSF原位共混膜及其聚胺复合膜的设计与构建
发布时间：2021-10-10 21:14
目前常见的聚酰胺薄层复合膜,通常采用多胺水相（如哌嗪或对苯二胺）溶液和均苯三甲酰氯有机相溶液经界面聚合反应生成的功能层附着在聚砜（PSf）超滤膜（基膜）表面制得,广泛应用于污水资源化、苦咸水和海水淡化。因此,从结构上看,传统复合膜依然存在以下两点不足:1)提高基膜与脱盐功能层之间结合牢度,进一步延长膜使用寿命。2)改善基膜的耐压性。但是,目前的改良方法仅仅是单方面的,要么仅关注提高基膜耐压密性,要么仅提高功能层与基膜的结合强度。本研究从分子设计角度提出利用刚性高分子聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）一方面增强PSf基膜耐压性,另一方面利用"植入"的PPTA端基官能团-NH2参与界面聚合反应,与聚酰胺功能层以化学键连接,同时利用PPTA与功能层酰胺键之间较强的氢键作用,来提高功能层与基膜的结合强度。首先,以对苯二胺和对苯二甲酰氯为反应单体,通过低温溶液缩聚法在PSf/NMP溶液体系中原位合成PPTA,制备出PPTA/PSf原位共混铸膜液。通过FTIR、XRD分析表明,在PSf/NMP体系下成功合成了PPTA。以得到最大重均分子量为标准,通过控制原位共混比、助溶剂LiC...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２纤维素类衍生物结构式??Ｆｉｇ?］－２?Ｔｈｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃＵｉｒｅ?ｏｆ?化ｅ?ｃｅｌｌｕｌｏ化?ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ??１．２丄２累讽（ＰＳｆ）类膜??
］．２丄３聚醜胺（ＰＡ）类膜??聚醜胺类膜主要分为脂肪族聚醜胺膜、聚讽酷胺膜和芳香聚酷胺膜等。??脂肪族聚醜胺的代表主要是尼龙，该膜优点是强度好、耐有机试剂、抗张强??度好，但是不耐强酸强碱。??聚讽酌胺膜即聚苯讽二甲醜胺，常用于制备超滤膜，其优点是具有耐高温、??耐酸碱、耐有机试剂等特性，可Ｗ用于水系或非水系的分萬操作。??芳香聚酪胺膜主要有反渗透和纳滤复合膜。其特征一般是Ｗ聚枫多孔膜为支??撑膜，聚酷胺层为分离功能层，因聚醜胺功能层亲水性好旦厚度较薄，既保证了很高的脱盐率又保证了较高的通量。而且，这种膜在具有良好的耐热性和力学稳??定性。但是，其缺点是不耐氯。此外，当ｐＨ?＞１２时，聚醜胺层也会发生水解。??在高温下，聚醜胺功能层对蛋白质类具有强烈的吸附导致膜被污染，性能下降。??己商品化膜的主要公司是Ｄｕ化ｎｔ、ＧＥ、ＤＯＷ和时代沃顿等。??１．２．１．４含氣聚合物??
等人ｔｓ－Ｗ首次提出溶解－扩散机理。该机理假设膜为理想膜。首先，高压一侧溶液??中的溶剂和溶质溶解在膜中，然后在化学势的作用力下，溶剂Ｗ扩散的方式穿透??膜至另一侧，从而达到分离的目的（如图１－４）。??？?〇?？〇？?Ｉ＂?膜５＾?ｉ?參？??？參＃?留???？参?？?？??＾，落解?？??〇?？口々？??〇？?？?〇?〇?？?？?■—？?？??？进料液?？膜？?＊透过液争??？水分子?己＞?溶质分子??图１－４溶解－扩散过程示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??溶解－扩散机理服从Ｆｉｃｋ定律ｆＷ，该机理认为溶剂和溶质均可溶解于膜表面。??所｜＾１，溶质在分离膜中的渗透程度既取决于扩散系数，也取决于膜对该溶质的溶??解度。另外，溶质在分离膜中的扩散系数是由膜材料本身的性质决定的。所１心，??对于反渗透膜来说，溶质的扩散系数要比水分子的小，所Ｗ，水分子就更加容易??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]PPTA-F/PSA复合材料制备及其性能研究[J]. 王旭,邹虹荣,谢旺,刘立起,俞鸣明,肖依. 高科技纤维与应用. 2016(04)
[2]高强高模聚酰亚胺纤维与对位芳纶的综合性能研究[J]. 陈莲,李基,杨薇弘,牛鸿庆,田国峰,武德珍. 合成纤维. 2016(04)
[3]NMP/助溶剂体系中含氯对位芳香族聚酰胺的合成与表征[J]. 尚建勋,于俊荣,陈蕾,王彦,诸静,胡祖明. 东华大学学报(自然科学版). 2016(01)
[4]膜材料的亲水性、膜表面对水的湿润性和水接触角的关系[J]. 祝振鑫. 膜科学与技术. 2014(02)
[5]卡波普改性纳米纤维基复合纳滤膜的结构与性能[J]. 杨寅,李雄,神领弟,王敏,王雪芬,朱美芳. 高分子学报. 2014(04)
[6]液晶聚合物分子复合材料研究进展[J]. 袁海根,曾金芳,杨杰. 宇航材料工艺. 2006(S1)
[7]原位缩聚合成含聚芳酰胺／酯的微相复合物 Ⅴ．共聚酰胺与聚砜的微相复合物制备[J]. 黄双武,吴美琰,张树范. 合成技术及应用. 2006(03)
[8]对位芳纶的合成及纺丝工艺研究进展[J]. 刘雄军,佘万能,何晓东. 合成纤维工业. 2006(04)
[9]芳纶纤维的合成方法及纺丝工艺的研究进展[J]. 刘雄军,佘万能,何晓东. 化工技术与开发. 2006(07)
[10]原位缩聚合成含聚芳酰胺/酯的微相复合材料 Ⅳ.全芳香聚酰胺与聚砜的微相复合材料制备[J]. 黄双武,吴美琰,张树范. 合成技术及应用. 2006(01)
博士论文
[1]对位芳香族聚酰胺多孔膜制备及性能研究[D]. 王纯.天津工业大学 2016
硕士论文
[1]NMP-CaCl2体系中刚性高分子PPTA的合成与表征[D]. 冀国龙.浙江大学 2008
[2]防弹纤维复合材料中树脂的性能研究[D]. 俞喜菊.上海交通大学 2007
[3]芳纶纤维加固砖砌体的抗震性能试验研究[D]. 温利明.华侨大学 2003
本文编号：3429166
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２纤维素类衍生物结构式??Ｆｉｇ?］－２?Ｔｈｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃＵｉｒｅ?ｏｆ?化ｅ?ｃｅｌｌｕｌｏ化?ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ??１．２丄２累讽（ＰＳｆ）类膜??
］．２丄３聚醜胺（ＰＡ）类膜??聚醜胺类膜主要分为脂肪族聚醜胺膜、聚讽酷胺膜和芳香聚酷胺膜等。??脂肪族聚醜胺的代表主要是尼龙，该膜优点是强度好、耐有机试剂、抗张强??度好，但是不耐强酸强碱。??聚讽酌胺膜即聚苯讽二甲醜胺，常用于制备超滤膜，其优点是具有耐高温、??耐酸碱、耐有机试剂等特性，可Ｗ用于水系或非水系的分萬操作。??芳香聚酪胺膜主要有反渗透和纳滤复合膜。其特征一般是Ｗ聚枫多孔膜为支??撑膜，聚酷胺层为分离功能层，因聚醜胺功能层亲水性好旦厚度较薄，既保证了很高的脱盐率又保证了较高的通量。而且，这种膜在具有良好的耐热性和力学稳??定性。但是，其缺点是不耐氯。此外，当ｐＨ?＞１２时，聚醜胺层也会发生水解。??在高温下，聚醜胺功能层对蛋白质类具有强烈的吸附导致膜被污染，性能下降。??己商品化膜的主要公司是Ｄｕ化ｎｔ、ＧＥ、ＤＯＷ和时代沃顿等。??１．２．１．４含氣聚合物??
等人ｔｓ－Ｗ首次提出溶解－扩散机理。该机理假设膜为理想膜。首先，高压一侧溶液??中的溶剂和溶质溶解在膜中，然后在化学势的作用力下，溶剂Ｗ扩散的方式穿透??膜至另一侧，从而达到分离的目的（如图１－４）。??？?〇?？〇？?Ｉ＂?膜５＾?ｉ?參？??？參＃?留???？参?？?？??＾，落解?？??〇?？口々？??〇？?？?〇?〇?？?？?■—？?？??？进料液?？膜？?＊透过液争??？水分子?己＞?溶质分子??图１－４溶解－扩散过程示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??溶解－扩散机理服从Ｆｉｃｋ定律ｆＷ，该机理认为溶剂和溶质均可溶解于膜表面。??所｜＾１，溶质在分离膜中的渗透程度既取决于扩散系数，也取决于膜对该溶质的溶??解度。另外，溶质在分离膜中的扩散系数是由膜材料本身的性质决定的。所１心，??对于反渗透膜来说，溶质的扩散系数要比水分子的小，所Ｗ，水分子就更加容易??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]PPTA-F/PSA复合材料制备及其性能研究[J]. 王旭,邹虹荣,谢旺,刘立起,俞鸣明,肖依. 高科技纤维与应用. 2016(04)
[2]高强高模聚酰亚胺纤维与对位芳纶的综合性能研究[J]. 陈莲,李基,杨薇弘,牛鸿庆,田国峰,武德珍. 合成纤维. 2016(04)
[3]NMP/助溶剂体系中含氯对位芳香族聚酰胺的合成与表征[J]. 尚建勋,于俊荣,陈蕾,王彦,诸静,胡祖明. 东华大学学报(自然科学版). 2016(01)
[4]膜材料的亲水性、膜表面对水的湿润性和水接触角的关系[J]. 祝振鑫. 膜科学与技术. 2014(02)
[5]卡波普改性纳米纤维基复合纳滤膜的结构与性能[J]. 杨寅,李雄,神领弟,王敏,王雪芬,朱美芳. 高分子学报. 2014(04)
[6]液晶聚合物分子复合材料研究进展[J]. 袁海根,曾金芳,杨杰. 宇航材料工艺. 2006(S1)
[7]原位缩聚合成含聚芳酰胺／酯的微相复合物 Ⅴ．共聚酰胺与聚砜的微相复合物制备[J]. 黄双武,吴美琰,张树范. 合成技术及应用. 2006(03)
[8]对位芳纶的合成及纺丝工艺研究进展[J]. 刘雄军,佘万能,何晓东. 合成纤维工业. 2006(04)
[9]芳纶纤维的合成方法及纺丝工艺的研究进展[J]. 刘雄军,佘万能,何晓东. 化工技术与开发. 2006(07)
[10]原位缩聚合成含聚芳酰胺/酯的微相复合材料 Ⅳ.全芳香聚酰胺与聚砜的微相复合材料制备[J]. 黄双武,吴美琰,张树范. 合成技术及应用. 2006(01)
博士论文
[1]对位芳香族聚酰胺多孔膜制备及性能研究[D]. 王纯.天津工业大学 2016
硕士论文
[1]NMP-CaCl2体系中刚性高分子PPTA的合成与表征[D]. 冀国龙.浙江大学 2008
[2]防弹纤维复合材料中树脂的性能研究[D]. 俞喜菊.上海交通大学 2007
[3]芳纶纤维加固砖砌体的抗震性能试验研究[D]. 温利明.华侨大学 2003
本文编号：3429166
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