PDMS改性苯乙烯三嵌段聚合物膜的制备及其在CH 4 /N 2 分离中的应用

发布时间：2023-04-03 22:29

　　与传统的煤与石油能源相比,甲烷(CH₄)是一种清洁高效的绿色能源,是煤层气的主要成分。其中,氮气(N₂)作为其含量比重最大的杂质气体,其去除对煤层气的高效利用有着极其重要的意义。目前,对于CH₄/N₂分离,膜分离技术相较与其他分离技术而言(深冷分离,变压吸附技术),具有操作灵活、能耗低、占地面积小、投资少等优点,吸引了广泛的关注。在大量的膜材料中,苯乙烯类的嵌段聚合物膜拥有良好的成膜性,价格低廉以及高的CH₄/N₂选择性,成为富集CH₄材料的首选。然而,较低的气体渗透系数限制了其工业应用的发展。PDMS-co-PMHS,是一种高气体渗透性材料。因此,本文通过机械共混和硅氢化反应将PDMS-co-PMHS引入到苯乙烯嵌段聚合物中,制备了SBS/PDMS-co-PMHS共混膜,和SBS-c-PDMS-co-PMHS、SIS-c-PDMS-co-PMHS交联膜。并采用FT-IR、SEM和TGA对其结构、形貌和热稳定性进行表征。此外,还考察了...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 CH₄/N₂分离意义
    1.2 CH₄/N₂分离的主要方法
        1.2.1 深冷分离法
        1.2.2 变压吸附法
        1.2.3 膜分离法
    1.3 气体膜分离的传质机理
        1.3.1 多孔膜传质机理
        1.3.2 非多孔膜传质机理
        1.3.3 气体分离膜的分离上限
    1.4 聚合物膜的材料
        1.4.1 玻璃态聚合物
        1.4.2 橡胶态聚合物
        1.4.3 嵌段聚合物
    1.5 本论文的选题意义及研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验药品及仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 表征方法
        2.2.1 红外光谱分析(FT-IR)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 热重分析(TGA)
        2.2.4 交联度测定
    2.3 气体分离性能测试
        2.3.1 单气体分离性能测试
        2.3.2 混合气体分离性能测试
第三章 SBS/PDMS-co-PMHS共混膜的制备及其CH₄/N₂分离性能
    3.1 引言
    3.2 SBS/PDMS-co-PMHS共混膜的制备
        3.2.1 SBS/PDMS-co-PMHS共混膜的制备
    3.3 SBS和SBS/PDMS共混膜的结构表征
        3.3.1 SBS和SBS/PDMS共混膜的FT-IR表征
        3.3.2 TGA热力学稳定性能
        3.3.3 SEM形貌分析
    3.4 SBS和SBS/PDMS共混膜的单气体CH₄/N₂分离性能
        3.4.1 PDMS-co-PMHS含量对CH₄/N₂分离性能的影响
        3.4.2 温度对CH₄/N₂分离性能的影响
    3.5 本章小结
第四章 SBS-c-PDMS-co-PMHS交联膜的制备及其CH₄/N₂分离性能
    4.1 引言
    4.2 SBS-c-PDMS-co-PMHS交联膜的制备
        4.2.1 Karstedt催化剂的制备
        4.2.2 SBS-c-PDMS-co-PMHS交联膜的制备
    4.3 SBS和SBS-PDMS交联膜的结构表征
        4.3.1 SBS和SBS-PDMS交联膜的FT-IR表征
        4.3.2 SBS-PDMS交联膜的交联度测试
        4.3.3 TGA热力学稳定性能
        4.3.4 SEM形貌分析
    4.4 SBS和SBS-PDMS交联膜的单气体CH₄/N₂分离性能
        4.4.1 PDMS-co-PMHS含量对CH₄/N₂分离性能的影响
        4.4.2 温度对CH₄/N₂分离性能的影响
    4.5 SBS和SBS-PDMS交联膜的CH₄/N₂混合气体分离性能
    4.6 本章小结
第五章 SIS-c-PDMS-co-PMHS交联膜的制备及其CH₄/N₂分离性能
    5.1 引言
    5.2 SIS-c-PDMS-co-PMHS交联膜的制备
        5.2.1 Speier催化剂的制备
        5.2.2 SIS-c-PDMS-co-PMHS交联膜的制备
    5.3 SIS和SIS-PDMS交联膜的结构表征
        5.3.1 SIS和SIS-PDMS交联膜的FT-IR表征
        5.3.2 SIS-PDMS交联膜的交联度测定
        5.3.3 TGA热力学稳定性能
        5.3.4 SEM形貌分析
    5.4 SIS和SIS-PDMS交联膜的单气体CH₄/N₂分离性能
        5.4.1 PDMS-co-PMHS含量对CH₄/N₂分离性能的影响
        5.4.2 温度对CH₄/N₂分离性能的影响
    5.5 SIS和SIS-PDMS交联膜的混合气CH₄/N₂分离性能
    5.6 SIS-PDMS交联膜与其他聚合物膜的CH₄/N₂分离性能比较
    5.7 本章小结
第六章 结论
参考文献
论文发表情况
致谢



本文编号：3781263