非溶剂诱导相分离法制备聚合物多孔膜的计算机模拟研究

发布时间：2024-01-17 19:27

　　聚合物多孔膜在化工分离中有重要应用。非溶剂诱导相分离法(NIPS法)是近年来制备聚合物膜的主要方法之一,但其中的成膜机理仍不清晰,双疏水嵌段共聚物的成膜机理也鲜见报导。另外,在NIPS法制备多孔膜研究中有一个关键问题,即良溶剂的选择。目前,多数良溶剂有毒、易挥发,因此应用绿色溶剂的NIPS法备受关注,尚未有科研人员模拟探究其可能性及影响因素。此外,对多孔膜进行功能化修饰也是未来多孔膜改性的方向之一。本文采用耗散粒子动力学(DPD)的方法对以上问题进行了计算机模拟探究。论文第一部分模拟了由聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成的双疏嵌段共聚物PS-b-PMMA在NIPS法下的成膜过程。研究发现:聚合物浓度是影响其成膜形貌的主要因素,均孔膜在聚合物浓度为25%-40%之间形成。不同嵌段比时,两种聚合物的相对疏水性差异会使孔径也有差异。另外,使用不同良溶剂时,由于导致蒸发时的热力学不稳定性程度不同也会导致微相分离程度的差异,进而影响多孔膜的孔径。论文第二部分模拟了聚氯乙烯(PVC)在绿色溶剂5-(二甲基氨基)-2-甲基-5-氧戊酸甲酯(Polar Clean)中制备多孔膜的过程,...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 计算机模拟方法
        1.2.1 DPD耗散粒子动力学模拟方法
        1.2.2 Flory-Huggins理论
        1.2.3 DPD模拟的实现方法——GALAMOST
    1.3 聚合物多孔膜概述
        1.3.1 聚合物多孔膜的应用
        1.3.2 聚合物多孔膜的制备方法
    1.4 聚合物多孔膜的研究进展
        1.4.1 聚合物多孔膜的实验进展
        1.4.2 聚合物多孔膜的计算机模拟进展
    1.5 计算机模拟制备聚合物多孔膜需要改良的地方
    1.6 研究内容及研究意义
第二章 双疏水嵌段共聚物PS-b-PMMA聚合物多孔膜的计算机模拟
    2.1 引言
    2.2 DPD模拟细节
        2.2.1 粗粒化模型的构建
        2.2.2 DPD参数的计算
        2.2.3 模拟细节
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 嵌段聚合物PS-b-PMMA浓度的影响
        2.3.2 聚合物嵌段比例的影响
        2.3.3 良溶剂对形态的影响
    2.4 本章小结
第三章 PVC溶解于绿色溶剂PolarClean在NIPS法下制备多孔膜的计算机模拟
    3.1 引言
    3.2 DPD模拟细节
        3.2.1 粗粒化模型的构建
        3.2.2 DPD参数的获取
        3.2.3 DPD模拟细节
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PVC浓度的影响
        3.3.2 PEGMA接枝对PVC成膜的影响
        3.3.3 PVC/PVC-g-PEGMA的共混比例对最终成膜的影响
        3.3.4 探究Polar Clean的蒸发速率对成膜的影响
    3.4 本章小结
第四章 SARM法合成多孔膜未来定向修饰物——Janus颗粒的计算机模拟研究
    4.1 引言
    4.2 DPD模拟细节
        4.2.1 粗粒化模型的构建
        4.2.2 DPD参数的获取
        4.2.3 DPD模拟细节反应
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 共混物浓度对Janus颗粒的影响
        4.3.2 Janus颗粒的形成过程
    4.4 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3879517