PDMS-PSf复合膜的制备及其氧分离性能研究

发布时间：2017-11-15 12:25

  本文关键词：PDMS-PSf复合膜的制备及其氧分离性能研究

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【摘要】：聚二甲基硅氧烷(PDMS或硅橡胶)是最常见的富氧膜材料,也是应用最早、氧气渗透系数最高的膜材料之一。但由于成膜性差、机械强度不高,所以常将其涂覆在多孔支撑膜上制备复合膜使用。在提高PDMS复合膜富氧性能方面,不仅与合适孔径的基膜、优异的涂覆工艺有关,而且还有硅橡胶涂膜液粘度及硅橡胶分子量息息相关。由于市场所售硅橡胶的差异,所制备的硅橡胶复合膜性能也不尽相同。分子量较大的硅橡胶易被涂覆制备完整且较薄皮层,而分子量较小的硅橡胶皮层超薄化困难,易造成皮层缺陷的现象。本论文主要针对基膜、涂膜液粘度及硅橡胶分子量与富氧膜性能的关系以及低温涂覆等方面展开研究,成功地解决低分子量硅橡胶在低速情况下不易涂覆的问题。首先,论文以PSf为基膜材料,以浸入沉淀相转化法技术制备基膜,通过调节聚合物浓度、添加剂浓度来调节基膜结构及性能,所制备聚砜基膜气体通量维持在27000GPU左右,对氧/氮无选择性,孔径适中、性能稳定,适合作为基膜使用。其次,论文以湿涂-提拉技术制备具有完整且超薄皮层的PDMS/PSf复合膜。考察基膜干湿度、提拉速度、固化温度对复合膜性能的影响；着重研究涂膜液的溶剂种类、硅橡胶浓度、预交联等因素对复合膜整体渗透分离性能的影响,并深入探讨与分析涂膜液整体粘度及硅橡胶分子量与富氧膜性能的内在联系与作用规律。研究发现,PDMS涂膜液需达到一定的粘度与分子量才能制备完整分离皮层,并且越接近最低粘度所制备的复合膜渗透性能越高。最终实验确定以3 wt%硅橡胶浓度预交联3h为涂膜液,制备的复合膜渗透性能达到2197GPU,氧/氮分离系数维持在2.05左右。最后,论文以基膜预湿与增大涂膜液粘度为基础,采用低温涂覆法制备PDMS/PSf平板复合膜。考察了零下低温涂覆法对复合膜气体渗透分离性能的影响,并与常温下进行了对比；分析了低温涂覆法制备复合膜的耐溶剂以及耐高压情况。实验表明,与常温涂覆相比,低温涂覆法更易制备具有完整且较薄分离皮层的PDMS/PSf复合膜；低温涂覆制备的复合膜在保证一定O2/N2分离性能(分离系数大于2)的前提下具有更高的O2通量,并具有较好的耐溶剂及耐高压性能保证其工业使用寿命。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893

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1 陈凯迪;PDMS-PSf复合膜的制备及其氧分离性能研究[D];天津工业大学;2016年

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本文编号：1189757