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《福建师范大学》 2009年
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水辅助自组装制备漆酚基聚合物多孔膜

徐艳莲  
【摘要】:本文利用水辅助自组装制备了漆酚甲醛缩聚物(PUF)、漆酚缩醛胺聚合物(PUFD)、漆酚钛螯合高聚物(PUT)和漆酚钛螯合高聚物/羟基化多壁碳纳米管复合材料(PUT/CNT)等四种不同极性的漆酚基聚合物的多孔薄膜。 首先,从具有漆酚分子结构特征和生漆膜优良理化特性的PUF的蜂窝状多孔聚合物薄膜入手,研究聚合物在高湿度条件下的成膜特性。实验结果表明:用水辅助自组装,可以制备出蜂窝状结构的PUF多孔膜。在多孔膜形成过程,有更多极性基团-OH朝向模板水滴,从而导致孔周围的含氧量升高。当环境湿度、潮湿气体流速和聚合物溶液量增大时,所形成的蜂窝状孔的规则性提高且孔径变大;38.1~88.9mg/mL浓度的PUF二硫化碳溶液都可用于水辅助自组装制备蜂窝状多孔膜;该PUF多孔膜对水的接触角在96~119°,为疏水性膜;经10%盐酸和10%NaOH浸泡3h后仍保留原来多孔膜的形貌。 其次,以仍保持着漆酚的基本骨架,但部分漆酚酚羟基被封闭的漆酚钛螯合高聚物(PUT)和漆酚钛螯合高聚物/羟基化多壁碳纳米管复合材料(PUT/CNT)为成膜材料,用水辅助自组装制备多孔膜,并用反相气相色谱测试PUT和PUT/CNT的表面自由能,研究聚合物表面自由能对膜形貌的影响。实验结果表明:(1)以PUT为成膜物质,可以制得PUT多孔膜,但没有得到规则的蜂窝状结构。(2)用水辅助自组装可成功制备规则的蜂窝状PUT/CNT多孔膜,孔周围的极性基团-OH数比孔壁上的高。多孔膜的孔径随着聚合物溶液浓度的提高,环境湿度的下降呈减小趋势;溶液量较小时(5.0μL)得到二维单层的多孔膜,而溶液量较大(10.0和20.0μL)时,得到三维多层的多孔膜。(3)PUT和PUT/CNT均为弱的Lewis碱,PUT的Lewis酸常数K_a为0.1853,碱常数K_b为0.9662。PUT/CNT的Lewis酸常数K_a为0.2062,碱常数K_b为0.6250。与PUT相比,PUT/CNT的色散自由能和由酸碱作用引起的吸附自由能都比PUT大,有利于蜂窝状多孔膜的形成。(4)PUT/CNT多孔膜对水的接触角在110~119°,为疏水性膜,并具有优良的耐强酸、碱性和耐热性。 最后,不在聚合物溶液表面吹潮湿气体的静态高湿环境下,以具有漆酚羟基又具有氨基或亚氨基的漆酚缩醛胺聚合物(PUFD)为成膜材料,用水辅助自组装制备多孔膜。实验结果表明:静态高湿环境下,用水辅助自组装制备PUFD多孔膜时,数均分子量要大于4.8×10~3才能得到蜂窝结构多孔膜。水面展开法更有利于形成单层的多孔膜,而固体基板展开法得到的是多层的多孔膜。当PUFD聚合物浓度为6.0mg/mL,环境相对湿度为90%时,用水面展开法制得的单层多孔膜的孔径分布较均匀。
【学位授予单位】:福建师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.2

【引证文献】
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