1、高分子分離膜材料制備及表征第1頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四高分子分離膜材料纖維素衍生物類聚砜類聚酰胺類聚酰亞胺類聚酯類聚烯烴類乙烯類聚合物含硅聚合物含氟聚合物甲克素類第2頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四纖維素衍生物類 再生纖維素 化學(xué)結(jié)構(gòu)：第3頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四制備方法：銅氨纖維素：Cu2+與2位、3位的羥基配位，粘稠溶液鑄膜后在稀酸作用下成膜。黃原酸纖維素：纖維素與NaOH溶液作用生成成鹼纖維素，進(jìn)而與CS2 生成黃元酸纖維素。纖維素酯類的水解等第4頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20

2、分，星期四 硝酸纖維素 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 纖維素重復(fù)單元葡萄糖殘基用硝酸和硫酸的混合液硝化生成酯。第5頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四醋酸纖維素（CA）、 三醋酸纖維素（CTA）化學(xué)結(jié)構(gòu)：制備方法： CA由纖維素與乙酸酐-乙酸混合物(或乙酸氯)反應(yīng)制備，以H2SO4為催化劑(也可用HClO4，BF3等)。 CTA可用CA進(jìn)一步與乙酸酐反應(yīng)制備。第6頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四乙基纖維素（EC）化學(xué)結(jié)構(gòu)：制備方法：EC由堿纖維素與乙基鹵化物反應(yīng)制得第7頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四其他纖維素衍生物 在眾多的

3、其他纖維素醋、醚中，在制膜工業(yè)中較常用的有纖維素乙酸、丁酸混合酯（CAB)、它由纖維素與丁酸、乙酸配制備。由于丁酸酯基的內(nèi)增塑作用，它的加工性能較好，與其他聚合物的相容性也較好。與CA相比，其吸水率較低，耐老化性能、耐水性和尺寸穩(wěn)定性均有較大改進(jìn)。第8頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四聚砜類雙酚A型聚砜(PSF) 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由雙酚A的二鉀鹽與二氯二苯砜在二甲亞砜溶液中經(jīng)親核縮聚反應(yīng)合成，縮聚溫度190。第9頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚芳醚砜（PES） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由雙酚S(二羥基二苯砜)二鉀鹽與二氯二苯砜在環(huán)下

4、砜溶液中親核縮聚制備，也可由4-氯-4羥基二苯砜的鉀鹽自縮聚制備。第10頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 酚酞型聚醚砜（PES-C） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由酚酞、碳酸鉀與二氯二苯砜在環(huán)丁砜溶液 中220卞親核縮聚制備。第11頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四聚醚酮酚酞型聚醚酮（PEK-C） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由酚酞、碳酸鉀和二氯二苯酮(不必像PEEK那樣需用活性較高的昂貴的二氟二苯酮單體)或二硝基二苯酮在環(huán)丁砜溶液中220下親核縮聚制備。第12頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四聚醚酮聚醚醚酮（PEEK） 化學(xué)結(jié)

5、構(gòu)： 制備方法： 由氫醌與二氟二苯酮在二苯砜中280-300親核縮聚制備，它是結(jié)晶性聚合物，有別于其他非晶態(tài)的聚砜、聚醚砜(酮)。第13頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚酰胺類脂肪族聚酰胺 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 尼龍6由己內(nèi)酰胺在高溫下開環(huán)聚合而得。 尼龍66由己二胺和己二酸縮聚制得，一般先制成己二胺和己二酸的鹽，再在高溫下脫水縮聚。第14頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚砜酰胺 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 聚砜酸胺由二氨基二苯砜與己二酰氯低溫溶液縮聚或與己二酸高溫縮聚得到。第15頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四

6、芳香聚酰胺 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 以Du Pont公司的Nomex為例，是由間苯二胺和間苯二酰氯低溫縮聚而得。第16頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 RO用交聯(lián)芳香聚酰胺 制備方法： 由芳香二胺與1,3,5-均苯三酰氯反應(yīng)即可制備交聯(lián)網(wǎng)狀聚酸胺。 這類交聯(lián)芳香聚酰胺膜用于反滲透脫鹽率可達(dá)99.5%，泛用于海水和苦咸水淡化以及飲用水和超純水洲于醫(yī)藥和微電子工業(yè))的制備。它的唯一缺點(diǎn)是不耐氯?，F(xiàn)在多家生產(chǎn)廠正從結(jié)構(gòu)上改性以獲得耐氯性高的反滲透復(fù)合膜。第17頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚酰亞胺類 脂肪族二酸聚酰亞胺 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法：

7、由丁四酸與芳二胺縮聚而得。第18頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 全芳香聚酰亞胺 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由均苯四酸二酐或其他含醚鍵、酮橋等二酐與芳二胺先合成聚酰胺酸，然后在高溫下亞胺化或在室溫下溶劑中用化學(xué)法(如乙酸配+吡啶)脫水酰亞胺化。第19頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 含氟聚酰亞胺 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由全氟代異丙叉4,4-雙苯二甲酸酐與雙4-氨基苯基全氟代異丙叉先縮聚成酰胺酸，在亞酰胺化制備。第20頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚酯類滌綸（PET） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙

8、二醇在高溫與催化劑存在下酯交換蒸出甲醉而制得，樹脂以液態(tài)流出，冷卻切粒，近年由于可制得高純度的對(duì)苯二甲酸，已由后者與乙二醇直接酯化。第21頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由對(duì)苯二甲酸二甲酯與丁二醇酯交換縮聚而得，也可由高純對(duì)苯二甲酸與丁二醇直接縮聚制備。第22頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚碳酸酯（PC）化學(xué)結(jié)構(gòu)：制備方法：由雙酚A與光氣（COCl2）縮聚制備。第23頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚烯烴類聚乙烯 低密度聚乙烯： 其結(jié)構(gòu)式為(CH2CH2

9、)n。由乙烯在高壓下聚合而得。 高密度聚乙烯： 由乙烯在常壓Ziegler催化劑作用下聚合而得，基本上屬于線性結(jié)構(gòu)，僅有少量短鏈支化。第24頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚丙烯 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由丙烯以Ziegler催化劑聚合而得.第25頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚4-甲基戊烯-1（PMP） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由丙烯二聚得4-甲基戊烯-1，再經(jīng)裂合得聚4-甲基戊烯-1。第26頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 乙烯類聚丙烯腈（PAN） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 單體丙烯腈現(xiàn)多從丙烯胺氧化制得，聚

10、合反應(yīng)可在溶劑中AIBN等引發(fā)劑或氧化還原體系催化劑聚合直接得到聚丙烯腈溶液，經(jīng)濾過調(diào)節(jié)到14%一20%濃度，脫泡后即可直接紡絲或鑄膜。也可在水相中進(jìn)行沉淀聚合，以氧化還原引發(fā)劑聚合生成的聚丙烯腈不溶于水，析出呈粉末狀聚合物，洗滌過濾干操后再溶于適當(dāng)溶劑中紡絲或鑄膜。第27頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 聚乙烯醇則是由聚乙酸乙烯酯水解而得。 聚乙烯醇(PVA)第28頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚偏氯乙烯（PVDC） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由偏氯乙烯經(jīng)自由基聚合制備，偏氯乙烯由1，1，2-三氯乙烷脫HCl制得。

11、第29頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 含硅聚合物 聚二甲基硅氧烷（PDMS） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 由二甲基硅氧烷的環(huán)狀四聚體(D4)八甲基環(huán)四硅氧烷或環(huán)狀三聚體(D3)六甲基環(huán)三硅氧烷開環(huán)聚合制備。也可由二氯二甲基硅烷直接水解縮聚而得，反應(yīng)時(shí)加六甲基二硅氧烷封端基調(diào)節(jié)分子量。第30頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚三甲硅基丙炔（PTMSP） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 三甲硅基丙炔由三甲基氯硅烷與丙炔鈉反應(yīng)制備。第31頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 含氟聚合物 聚四氟乙烯（PTFE） 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： P

12、TFE由四氟乙烯在50 加壓(3.5MPa)下自由基懸浮聚合(以全氟辛酸銨為分散劑，K2S2O8為引發(fā)劑)得到。第32頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 聚偏氟乙烯（PVDF）化學(xué)結(jié)構(gòu)：制備方法：由單體偏氟乙烯經(jīng)懸聚合或乳液聚合而得。第33頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 甲克素類甲殼胺 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 制備方法： 甲殼素在酸或堿作用下水解發(fā)生脫乙?；磻?yīng)而轉(zhuǎn)化為氨基葡聚糖，也稱為脫乙?；瘹ぞ厶腔蚣讱ぐ贰５?4頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 有機(jī)高分子分離膜的制備 膜分離技術(shù)的核心是分離膜。衡量一種分離膜有無實(shí)用價(jià)值，要

13、看是否具備以下條件：膜要有高的截留率(或高分離系數(shù))和高的透量;膜要有強(qiáng)的抗物理、化學(xué)和微生物侵蝕的性能;膜有好的柔韌性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度;膜合夸使用壽命長(zhǎng)，適用pH范圍廣;成本合理、制備方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)。第35頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 均質(zhì)膜致密均質(zhì)膜 致密膜一般指指結(jié)構(gòu)最緊密的膜，其（孔徑1.5nm以下） 制法： 溶液澆鑄 熔融擠壓 聚合期間形成的致密膜第36頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 微孔均質(zhì)膜 制法： 核徑跡膜 拉仲法 溶出法 燒結(jié)法第37頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 離子交換膜異相離子交

14、換膜第38頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四均相離子交換膜 將能反應(yīng)的混合物(即酚、苯磺酸、甲醛)進(jìn)行縮聚?；旌衔镏兄辽儆幸环N能在它的某一部分形成陰離子或陽離子。 將能反應(yīng)的混合物(即苯乙烯、乙烯基吡啶和二乙烯基苯)進(jìn)行聚合。混合物中至少有一種含有陰離子或陽離子，或者有可以成為陰或陽離子的部位。 將陰離子或陽離子基團(tuán)引入高分子或高分子膜。例如將苯乙烯浸吸人聚乙烯薄膜內(nèi)，使浸吸進(jìn)去的單體聚合，然后將苯乙烯進(jìn)行磺化。與此類似，也可通過接枝聚合將離子墓團(tuán)接到高分于薄膜的分子鏈上。 將含有陰離子或陽離子的一部分引到一個(gè)高分子上(例如聚砜)，然后將此高分于溶解并澆鑄成膜。 通過把

15、離子交換樹脂高度分散于一高分子中形成高分子合金或共聚體。第39頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 非對(duì)稱膜相轉(zhuǎn)化膜 制備：溶劑蒸餾法 水蒸氣吸入法 熱凝膠法 L-S法（沉浸凝膠法）第40頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四復(fù)合膜 制法： 高分子溶液涂覆 界面縮聚 原位聚合 等離子體聚合 動(dòng)力形成膜 水面展開法第41頁，共45頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)20分，星期四 膜的成型工藝平板膜：主要用于制備板框式和螺旋卷式二種分離裝置所用的膜管式膜：分為內(nèi)壓管式膜和外壓管式膜中空纖維膜：制膜方法可分為溶液紡絲和熔融紡絲兩種第42頁，共45頁，2022年，5月20