IPDI型改性水性聚氨酯渗透汽化膜制备与性能研究

发布时间：2023-05-27 01:57

　　渗透汽化作为一种新型膜分离技术,膜材料的结构设计与制备是关键。聚氨酯作为一种软硬段交替排列的嵌段共聚物,具有微相分离的结构特征,其结构可设计,易改性。本研究在制备水性聚氨酯渗透汽化膜基础上,重点进行硅氧烷杂化改性、甲基丙烯酸酯接枝、以及复合杂化膜的制备等研究。(1)以异佛尔酮二异氰酸酯为硬段原料,分别以分子量为2000的聚醚或聚酯二元醇为软段,制备系列水性聚氨酯膜WPU-PPG、WPU-PTMG、WPU-PHA、WPU-PBA和WPU-PEA膜等,膜结构与性能研究表明,WPU-PPG和WPU-PTMG膜分离因子分别为2.00和2.10,而通量分别为5.00 kg·m-2·h-1和3.10 kg· m-2·h-1,WPU-PHA、WPU-PBA和WPU-PEA膜分离因子依次为3.89,5.12和6.45,对应的通量则依次为 0.58 kg·m-2·h-1,0.39 kg·m-2·h-1 和 0.094 kg·m-2·h-1。采用 WPU-PBA膜对苯/环己烷混合液进行渗透汽化分离,研究优化了膜厚度、膜下游侧真空度、料液浓度、料液温度和膜面流速等参数及其对分离因子、渗透通量的影响。研究表明...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
符号说明
1 绪论
    1.1 渗透汽化技术简介
        1.1.1 渗透汽化分离原理及特点及性能表征
        1.1.2 常见的渗透汽化膜材料
        1.1.3 渗透汽化传质过程及影响因素
    1.2 聚氨酯分离膜
        1.2.1 聚氨酯膜的结构与特征
        1.2.2 聚氨酯膜的研究进展
        1.2.3 聚氨酯渗透汽化膜的研究发展现状
    1.3 用于苯/环己烷分离的聚氨酯膜
        1.3.1 芳烃/烃混合物渗透汽化分离膜的研究现状
        1.3.2 用于苯/环己烷分离的纯聚氨酯膜
        1.3.3 用于苯/环己烷分离的改性聚氨酯膜
    1.4 选题背景和主要研究内容及意义
        1.4.1 选题背景
        1.4.2 研究内容及意义
    参考文献
2 水性聚氨酯渗透汽化膜的结构与性能
    2.1 水性聚氨酯渗透汽化膜的结构设计
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品及仪器设备
        2.2.2 制备方法与流程
        2.2.3 检测与分析
    2.3 聚醚型水性聚氨酯渗透汽化膜的结构与性能
        2.3.1 红外FT-IR结果
        2.3.2 X射线衍射XRD结果
        2.3.3 动态热机械分析DMA结果
        2.3.4 热重分析TGA结果
        2.3.5 机械性能
        2.3.6 溶胀性能及吸附选择因子
        2.3.7 渗透汽化性能
    2.4 聚酯型水性聚氨酯渗透汽化膜结构与性能
        2.4.1 红外FT-IR结果
        2.4.2 X射线衍射XRD结果
        2.4.3 动态热机械分析DMA结果
        2.4.4 热重分析TGA结果
        2.4.5 机械性能
        2.4.6 溶胀性能及吸附选择因子
        2.4.7 渗透汽化性能
    2.5 WPU-PBA膜渗透汽化过程参数优化
        2.5.1 膜厚度
        2.5.2 下游侧真空度
        2.5.3 料液浓度
        2.5.4 操作温度
        2.5.5 膜面流速
    2.6 本章小结
    参考文献
3 甲基丙烯酸酯改性水性聚氨酯渗透汽化膜制备与性能
    3.1 甲基丙烯酸酯改性水性聚氨酯膜的结构设计
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品及仪器设备
        3.2.2 制备方法与流程
        3.2.3 测试与分析
    3.3 不同烷基侧链甲基丙烯酸酯共聚改性膜的表征
        3.3.1 红外FT-IR结果
        3.3.2 热分析(TD&DSC)结果
    3.4 不同烷基侧链甲基丙烯酸酯共聚改性膜的性能
        3.4.1 溶胀与吸附选择因子
        3.4.2 渗透汽化性能
    3.5 BMA共聚改性乳液的制备与表征
        3.5.1 BMA共聚改性乳液制备工艺优化
        3.5.2 BMA共聚改性乳液的表征
    3.6 BMA共聚改性膜性能与表征
        3.6.1 热重分析TGA结果
        3.6.2 差示热扫描DSC结果
        3.6.3 扫描电镜SEM结果
        3.6.4 机械性能
        3.6.5 吸附选择因子和溶胀率
        3.6.6 渗透汽化性能
    3.7 改性膜结构与性能分析
    3.8 本章小结
    参考文献
4 硅氧烷改性水性聚氨酯渗透汽化膜制备与性能
    4.1 硅氧烷改性水性聚氨酯膜的结构设计
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品及仪器设备
        4.2.2 测试与分析
    4.3 硅氧烷改性水性聚氨酯渗透汽化膜的制备
    4.4 硅氧烷改性膜的表征
    4.5 硅氧烷改性膜的宏观性能
    4.6 GPTMS存在形式及性能分析
    4.7 本章小结
    参考文献
5 聚乙烯醇/水性聚氨酯杂化复合渗透汽化膜制备与性能
    5.1 聚乙烯醇/水性聚氨酯杂化复合膜的结构设计
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验药品及仪器设备
        5.2.2 测试与分析
    5.3 WPU/PVA-APTES杂化复合膜的制备与性能
        5.3.1 APTES改性WPU乳液的制备
        5.3.2 WPU/PVA-APTES杂化复合膜的制备
        5.3.3 WPU/PVA-APTES杂化复合膜的表征
        5.3.4 WPU/PVA-APTES杂化复合膜的宏观性能
    5.4 WPU/PVA-GPTMS杂化复合膜的制备与性能
        5.4.1 WPU/PVA-GPTMS杂化复合膜的制备
        5.4.2 WPU/PVA-GPTMS杂化复合膜的表征
        5.4.3 WPU/PVA-GPTMS杂化复合膜的宏观性能
    5.5 本章小结
    参考文献
结论与展望
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3823675