新型聚氨酯/薄水铝石纳米复合膜的制备及气体渗透性能研究

发布时间：2024-05-29 04:33

　　研究了薄水铝石[氢氧化氧化铝(γ-AlO(OH)]对聚醚型聚氨酯膜气体渗透性能的影响.由硫酸铝铁和碳酸氢铵复分解制备薄水铝石,并将其与聚氨酯基体结合.薄水铝石制备的最佳温度和时间分别为120℃和24 h.分别采用本体两步法和热相转化法制备了聚氨酯(PU)和聚氨酯/薄水铝石膜.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热法(DSC)等测试手段对制备的聚氨酯/薄水铝石膜的均匀性和纳米级粒子分布进行了表征.聚合物的红外光谱测试结果表明,链的迁移率得到了控制,软段和硬段的相分离得到了提高.研究了不同薄水铝石质量分数(5%、10%、15%和20%)复合膜对CO₂、N₂、O₂和CH₄单组分气体渗透性能的影响.实验结果表明,通过在聚氨酯膜中增加不透水性薄水铝石纳米粒子,可明显降低膜的透气性;但由于薄水铝石含量的增加,使CO₂/N₂和CO₂/CH₄混合气体的选择性分别提高了36.5%...

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【部分图文】：

图1聚氨酯的分子结构

由实验测得,聚氨酯和薄水铝石的密度分别为3.65和1.1g/cm3.对聚氨酯/薄水铝石进行DSC表征,不同薄水铝石含量的薄膜的玻璃化转变温度如表2所示,用测微尺测量聚氨酯/薄水铝石薄膜厚度为80～130μm.表2不同薄水铝石粒子含量纳米复合膜的玻璃化转变温度Table2....

图2纳米复合膜气体渗透测量实验装置

图2为测量气体渗透性的实验装置,渗余侧的压力由压力计显示,渗透侧为大气压.在加热炉120℃的温度下,将原料气引入膜的上游[23-25].本研究采用恒压法测量CO2、N2、O2和CH4单组分气体的渗透性.将O2/N2、CO2/N2和CO2/CH4的混合气体分别送到膜的上游进行气....

图3在120℃下反应24h合成薄水铝石纳米级粒子的XRD图谱

采用XRD分析了合成的薄水铝石纳米级粒子的纯度和组成,见图3.XRD图谱中出现的锐峰验证了合成纳米材料的结晶性和高纯度.同时,020基体中锐峰的存在也证实了在实验温度和时间下薄水铝石晶体的生长.将合成的薄水铝石的XRD图谱各峰与文献报道的进行比较,结果表明纳米级晶体中不存在Al(....

图4在120℃下反应24h合成薄水铝石纳米粒子的FTIR图谱

图4为薄水铝石纳米级粒子的FTIR光谱.分别在1450、1599、2099和2012cm-1处观测到不同的峰值,证实了Al-OH键的存在;1641cm-1处的峰说明了结构中水分子的吸附作用;在3427cm-1处的峰表明在晶体结构中存在OH-.合成的薄水铝石纳米级....

本文编号：3984081