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超支化聚合物交联膜的制备和性能的研究

魏艳飞  
【摘要】:超支化聚合物与一般线型聚合物不同,具有近球状结构、粘度低、末端带有大量的基团、分子内部存在很多“纳米空洞”、容易成膜等特征。通过交联超支化聚合物末端部分基团固化成膜做为渗透汽化膜(PV),利用超支化聚合物分子内部的“纳米空洞”可以使不同的溶剂分子选择性透过而达到分离的目的。到目前为止,还没有发现将交联超支化膜用在渗透汽化分离方面的报道。 羟值测定结果表明,通过实验合成的超支化聚缩水甘油(HPG)分子的规整度低于超支化聚(胺-酯)(HPAE)分子,热失重(TG)显示HPG比HPAE的耐热性能好,350℃左右开始分解;而HPAE在150℃左右就开始分解,分解速度较慢。 利用戊二醛交联HPAE分子得到了自支撑的致密膜,HPAE-GA交联膜有很好的亲水性;HPAE交联膜具有较高的溶胀度,随溶剂极性增强而增大(在水中的溶胀大于63%);HPAE交联膜的断裂强度是12.3Mpa。用厚度为100pm、羟醛比为1:1交联得到的G4-HPAE-GA交联膜分离含水10wt%的异丙醇时,分离因子(α)为41.3,渗透通量(J)为1348.2g/m~2h。 以3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA),3,3′,4,4′-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)和4,4′-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)为交联剂交联HPG制得均质自支撑膜。二酐交联的HPG均质膜比戊二醛交联HPAE均质膜的拉伸强度大,其中羟/酐比为4的ODPA交联HPG均质膜断裂强度高达34.03Mpa;ODPA交联HPG均质膜在水中的溶胀度高于其他两种膜。 以聚乙烯膜(PE)、聚酯无纺布支撑的聚偏氟乙烯膜(PVDF/PET)、聚酯无纺布支撑的醋酸纤维素膜(CA/PET)和聚酯无纺布(PET)为底膜,ODPA交联HPG的铸膜液为功能层制备复合膜。研究了不同底膜的HPG复合膜对异丙醇/水和乙酸乙酯/乙醇两个体系分离性能的影响。羟/酐比为4的各种底膜的复合膜在处理含水为10%异丙醇溶液渗透通量大小顺序为:CA/PETPVDF/PETPEPET;分离因子大小顺序为:PETPVDF/PETCA/PETPE,PET为底膜的复合膜分离因子为202.8,渗透通量为239.5g/m~2h。羟/酐比为4PVDF/PET为底膜的复合膜处理含乙醇10%的乙酸乙酯溶液的分离因子为164.2,渗透通量为785.4g/m~2h。


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