以聚氯乙烯为前驱体制备碳膜的探索研究
发布时间：2021-07-09 05:07
碳膜具有耐高温性、耐化学性、高渗透选择性等特性。近年来,碳膜的研究与开发已成为研究者重点关注的领域。聚氯乙烯（PVC）是一种用途广泛的通用树脂,产能规模大,价格低廉。以PVC为前驱体制备碳膜有助于碳膜的低成本化。论文选择PVC为前驱体,探究预氧化处理和碳化条件对结构和性能的影响;制备了含有氧化锌的PVC/ZnO复合碳膜和含木质素的PVC/lignin复合碳膜,具体研究内容如下:1、以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,采用溶解浇铸的方式制备聚氯乙烯薄膜。以聚氯乙烯薄膜作为前驱体,在空气中经过预氧化处理后进行高温碳化制备得到碳膜。采用红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等表征手段对不同预氧化条件处理后的预氧化膜以及碳膜的化学结构与形态进行表征;并在25°C下测试了碳膜对CO2与N2的吸附等温曲线。实验结果表明:预氧化和碳化过程中,升温速率和保持时间对孔结构的影响较大,碳膜的孔结构还受碳化温度的影响。在700°C下碳化得到的碳膜在101kPa时对CO2的吸附量最大,可达到1.45 mmol/g。以3°C/min的速率升温至800°C保...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
碳膜制备的流程
以聚氯乙烯为前驱体制备碳膜的探索研究3凝胶状复合物，并利用固化剂六次甲基四胺来控制聚合物碳前体的流变性，得到可调控的聚合物薄膜，碳化后得到孔径均匀的介孔碳膜。图1-2酚醛树脂基碳膜的制备流程Figure1-2Fabricationprocessofphenolicresin-basedcarbonmembrane1.2.1.3聚丙烯腈聚丙烯腈具有较高的熔点和粘度，碳含量高，良好的热稳定结构，在碳化过程中结构不易被破坏，成本较低，是制备碳膜的潜力前驱体。Su等[19]通过非溶剂诱导的相分离方法制备出旋涂在支撑体上多孔聚丙烯腈膜，利用质子辐射之后碳化处理得到多孔聚丙烯腈碳膜，该碳膜形成了伪石墨结构，电导率可达到68.0S/cm。无模板技术是一种更加节省成本和时间，制备多孔材料的方式。Wu等[20]采用无模板技术-热致相分离制备多孔碳膜，选择聚丙烯腈、DMSO、甘油作为三元体系，采用热致相分离方法制备出聚丙烯腈薄膜，经预氧化、碳化后得到具有分级结构多孔碳膜。Okada等[21]报道了一种无模板技术制备中孔聚合物碳整体的方法：将聚丙烯腈溶解在水/DMSO溶剂中，通过加热后冷却的方式使聚合物以整料的形式发生相分离，经过预氧化碳化后得到多孔的聚丙烯腈碳单体（见图1-3）。图1-3热致相分离技术制备中孔聚丙烯腈碳块的方案Figure1-3PreparationofmesoporousPANcarbonmonolithsbyathermallyinducedphaseseparationtechnique1.2.1.4聚糠醇聚糠醇属于热固性树脂，价格低廉，残碳量高（约为50%），在热分解过程
以聚氯乙烯为前驱体制备碳膜的探索研究3凝胶状复合物，并利用固化剂六次甲基四胺来控制聚合物碳前体的流变性，得到可调控的聚合物薄膜，碳化后得到孔径均匀的介孔碳膜。图1-2酚醛树脂基碳膜的制备流程Figure1-2Fabricationprocessofphenolicresin-basedcarbonmembrane1.2.1.3聚丙烯腈聚丙烯腈具有较高的熔点和粘度，碳含量高，良好的热稳定结构，在碳化过程中结构不易被破坏，成本较低，是制备碳膜的潜力前驱体。Su等[19]通过非溶剂诱导的相分离方法制备出旋涂在支撑体上多孔聚丙烯腈膜，利用质子辐射之后碳化处理得到多孔聚丙烯腈碳膜，该碳膜形成了伪石墨结构，电导率可达到68.0S/cm。无模板技术是一种更加节省成本和时间，制备多孔材料的方式。Wu等[20]采用无模板技术-热致相分离制备多孔碳膜，选择聚丙烯腈、DMSO、甘油作为三元体系，采用热致相分离方法制备出聚丙烯腈薄膜，经预氧化、碳化后得到具有分级结构多孔碳膜。Okada等[21]报道了一种无模板技术制备中孔聚合物碳整体的方法：将聚丙烯腈溶解在水/DMSO溶剂中，通过加热后冷却的方式使聚合物以整料的形式发生相分离，经过预氧化碳化后得到多孔的聚丙烯腈碳单体（见图1-3）。图1-3热致相分离技术制备中孔聚丙烯腈碳块的方案Figure1-3PreparationofmesoporousPANcarbonmonolithsbyathermallyinducedphaseseparationtechnique1.2.1.4聚糠醇聚糠醇属于热固性树脂，价格低廉，残碳量高（约为50%），在热分解过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚氯乙烯应用及市场分析[J]. 毕治功,张谦,陈云峰,王涵. 弹性体. 2018(05)
[2]纤维素基多孔碳膜的制备及其电化学性能研究[J]. 吴亚鸽,冉奋. 材料导报. 2018(05)
[3]木质素碳纤维研究进展[J]. 常宇飞,王宇. 高分子通报. 2017(12)
[4]Hierarchically Porous Carbon Membranes Derived from PAN and Their Selective Adsorption of Organic Dyes[J]. 吴青芸,Hong-qing Liang,Meng Li,Bo-tong Liu,徐志康. Chinese Journal of Polymer Science. 2016(01)
[5]ODPA-ODA型聚醚酰亚胺膜的预氧化机理[J]. 吴永红,张兵,石毅,赵丹丹,党晓龙,王同华. 沈阳工业大学学报. 2014(03)
[6]煤基多孔炭膜去除压载水中微藻的研究[J]. 宋成文,陶平,宋学凯,吴帅华,邵秘华,高光锐,冯祎宁,王同华. 无机材料学报. 2013(10)
[7]分析氧化锌材料的研究与进展[J]. 李梦婷,张文雪. 中国高新技术企业. 2013(21)
[8]聚氯乙烯/木质素共混物的热稳定性[J]. 刘飞跃,许凯,陈鸣才,曹德榕. 中国塑料. 2011(10)
[9]TG-FTIR分析技术在PVC热降解过程研究中的应用[J]. 李荣勋,梁坤,关迎东,刘国友. 塑料科技. 2010(07)
[10]聚酰亚胺多孔碳膜的制备及其表征和应用[J]. 陈邵湘,张歆. 化学研究. 2010(01)
硕士论文
[1]木质素/无机物杂化粒子的合成及其在功能化涂层中的应用[D]. 赵鑫鹏.湖南师范大学 2019
[2]木质素碳/半导体复合材料的制备及其光催化性能[D]. 林文胜.华南理工大学 2018
[3]以木质素为碳源介孔碳及其复合材料制备和电化学中的应用[D]. 周文菁.浙江工业大学 2015
[4]碳化硅增强聚酰亚胺复合薄膜制备及其碳化研究[D]. 吴洁.哈尔滨工业大学 2012
[5]聚丙烯/木质素复合材料的制备及性能研究[D]. 董晓莉.浙江工业大学 2010
[6]气体分离碳膜的制备及性能研究[D]. 褚俊翔.天津大学 2007
[7]纤维增强聚氯乙烯复合材料的研究[D]. 罗杨云.武汉理工大学 2004
本文编号：3273091
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
碳膜制备的流程
以聚氯乙烯为前驱体制备碳膜的探索研究3凝胶状复合物，并利用固化剂六次甲基四胺来控制聚合物碳前体的流变性，得到可调控的聚合物薄膜，碳化后得到孔径均匀的介孔碳膜。图1-2酚醛树脂基碳膜的制备流程Figure1-2Fabricationprocessofphenolicresin-basedcarbonmembrane1.2.1.3聚丙烯腈聚丙烯腈具有较高的熔点和粘度，碳含量高，良好的热稳定结构，在碳化过程中结构不易被破坏，成本较低，是制备碳膜的潜力前驱体。Su等[19]通过非溶剂诱导的相分离方法制备出旋涂在支撑体上多孔聚丙烯腈膜，利用质子辐射之后碳化处理得到多孔聚丙烯腈碳膜，该碳膜形成了伪石墨结构，电导率可达到68.0S/cm。无模板技术是一种更加节省成本和时间，制备多孔材料的方式。Wu等[20]采用无模板技术-热致相分离制备多孔碳膜，选择聚丙烯腈、DMSO、甘油作为三元体系，采用热致相分离方法制备出聚丙烯腈薄膜，经预氧化、碳化后得到具有分级结构多孔碳膜。Okada等[21]报道了一种无模板技术制备中孔聚合物碳整体的方法：将聚丙烯腈溶解在水/DMSO溶剂中，通过加热后冷却的方式使聚合物以整料的形式发生相分离，经过预氧化碳化后得到多孔的聚丙烯腈碳单体（见图1-3）。图1-3热致相分离技术制备中孔聚丙烯腈碳块的方案Figure1-3PreparationofmesoporousPANcarbonmonolithsbyathermallyinducedphaseseparationtechnique1.2.1.4聚糠醇聚糠醇属于热固性树脂，价格低廉，残碳量高（约为50%），在热分解过程
以聚氯乙烯为前驱体制备碳膜的探索研究3凝胶状复合物，并利用固化剂六次甲基四胺来控制聚合物碳前体的流变性，得到可调控的聚合物薄膜，碳化后得到孔径均匀的介孔碳膜。图1-2酚醛树脂基碳膜的制备流程Figure1-2Fabricationprocessofphenolicresin-basedcarbonmembrane1.2.1.3聚丙烯腈聚丙烯腈具有较高的熔点和粘度，碳含量高，良好的热稳定结构，在碳化过程中结构不易被破坏，成本较低，是制备碳膜的潜力前驱体。Su等[19]通过非溶剂诱导的相分离方法制备出旋涂在支撑体上多孔聚丙烯腈膜，利用质子辐射之后碳化处理得到多孔聚丙烯腈碳膜，该碳膜形成了伪石墨结构，电导率可达到68.0S/cm。无模板技术是一种更加节省成本和时间，制备多孔材料的方式。Wu等[20]采用无模板技术-热致相分离制备多孔碳膜，选择聚丙烯腈、DMSO、甘油作为三元体系，采用热致相分离方法制备出聚丙烯腈薄膜，经预氧化、碳化后得到具有分级结构多孔碳膜。Okada等[21]报道了一种无模板技术制备中孔聚合物碳整体的方法：将聚丙烯腈溶解在水/DMSO溶剂中，通过加热后冷却的方式使聚合物以整料的形式发生相分离，经过预氧化碳化后得到多孔的聚丙烯腈碳单体（见图1-3）。图1-3热致相分离技术制备中孔聚丙烯腈碳块的方案Figure1-3PreparationofmesoporousPANcarbonmonolithsbyathermallyinducedphaseseparationtechnique1.2.1.4聚糠醇聚糠醇属于热固性树脂，价格低廉，残碳量高（约为50%），在热分解过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚氯乙烯应用及市场分析[J]. 毕治功,张谦,陈云峰,王涵. 弹性体. 2018(05)
[2]纤维素基多孔碳膜的制备及其电化学性能研究[J]. 吴亚鸽,冉奋. 材料导报. 2018(05)
[3]木质素碳纤维研究进展[J]. 常宇飞,王宇. 高分子通报. 2017(12)
[4]Hierarchically Porous Carbon Membranes Derived from PAN and Their Selective Adsorption of Organic Dyes[J]. 吴青芸,Hong-qing Liang,Meng Li,Bo-tong Liu,徐志康. Chinese Journal of Polymer Science. 2016(01)
[5]ODPA-ODA型聚醚酰亚胺膜的预氧化机理[J]. 吴永红,张兵,石毅,赵丹丹,党晓龙,王同华. 沈阳工业大学学报. 2014(03)
[6]煤基多孔炭膜去除压载水中微藻的研究[J]. 宋成文,陶平,宋学凯,吴帅华,邵秘华,高光锐,冯祎宁,王同华. 无机材料学报. 2013(10)
[7]分析氧化锌材料的研究与进展[J]. 李梦婷,张文雪. 中国高新技术企业. 2013(21)
[8]聚氯乙烯/木质素共混物的热稳定性[J]. 刘飞跃,许凯,陈鸣才,曹德榕. 中国塑料. 2011(10)
[9]TG-FTIR分析技术在PVC热降解过程研究中的应用[J]. 李荣勋,梁坤,关迎东,刘国友. 塑料科技. 2010(07)
[10]聚酰亚胺多孔碳膜的制备及其表征和应用[J]. 陈邵湘,张歆. 化学研究. 2010(01)
硕士论文
[1]木质素/无机物杂化粒子的合成及其在功能化涂层中的应用[D]. 赵鑫鹏.湖南师范大学 2019
[2]木质素碳/半导体复合材料的制备及其光催化性能[D]. 林文胜.华南理工大学 2018
[3]以木质素为碳源介孔碳及其复合材料制备和电化学中的应用[D]. 周文菁.浙江工业大学 2015
[4]碳化硅增强聚酰亚胺复合薄膜制备及其碳化研究[D]. 吴洁.哈尔滨工业大学 2012
[5]聚丙烯/木质素复合材料的制备及性能研究[D]. 董晓莉.浙江工业大学 2010
[6]气体分离碳膜的制备及性能研究[D]. 褚俊翔.天津大学 2007
[7]纤维增强聚氯乙烯复合材料的研究[D]. 罗杨云.武汉理工大学 2004
本文编号：3273091
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3273091.html
