磺化聚苯乙烯納米纖維膜的制備及性能研究摘要 摘要生物柴油作為一種綠色清潔能源，與石化柴油性能相近，同時(shí)具有優(yōu)良的安全性能和可再生性，但是因?yàn)樗纳a(chǎn)工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，使它的工業(yè)化受到許多限制。因?yàn)槟茉吹目萁吆腿藗儹h(huán)保概念的提高，許多發(fā)達(dá)國家對其愈發(fā)重視，技術(shù)也逐漸完善，未來生物柴油將取代石化柴油的可能性大大提高，我國作為能源需求大國更應(yīng)該重視其發(fā)展。本文是將聚苯乙烯（PS）用濃硫酸直接磺化制備磺化聚苯乙烯（sPS），再通過靜電紡絲法制備sPS納米纖維膜。探究了sPS納米纖維膜靜電紡絲的條件，測試了不同的sPS納米纖維膜用量、醇/油摩爾比對生產(chǎn)生物柴油轉(zhuǎn)化率的影響，找到最佳的制備生物柴油條件。關(guān)鍵詞：生物柴油、磺化聚苯乙烯、靜電紡絲、sPS納米纖維膜第1章緒論1.1生物柴油1.1.1生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀隨著科技的發(fā)展，對能源的需求日益增加,能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)開始威脅到了人類的生產(chǎn)生活，因此尋找合適的清潔燃料迫在眉睫。生物柴油(脂肪酸甲酯)燃料作為一種安全、可再生且與自然環(huán)境相互友好的新型能源，或?qū)⒊蔀榻窈笕加偷闹饕x擇。當(dāng)今世界，許多發(fā)達(dá)國家都對于生物柴油生產(chǎn)工業(yè)化的生產(chǎn)工藝給予了非常高度的關(guān)注。從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，一方面我國是柴油需求大國，每年生物柴油需求量可以到74000千噸，并且在很大程度上也是依靠國外的進(jìn)口，另一方面我國有著豐富的動(dòng)植物油資源等待充分的開發(fā)和利用[1]。所以我們應(yīng)該充分合理地利用這些優(yōu)點(diǎn)，積極發(fā)展生物柴油工業(yè)，促進(jìn)新一代能源可持續(xù)發(fā)展。1.1.2生物柴油與酯化反應(yīng)酯交換法、溶劑稀釋制備法、熱分解法、及微細(xì)胞脫乳法等都是目前世界范圍內(nèi)制備新型生物節(jié)能柴油的主要制備方法，酯交換制備法在柴油工業(yè)上可說是一種應(yīng)用較為理想的制備方法，工業(yè)用的生產(chǎn)方法[2]。即在一定的環(huán)境溫度變化條件下，把生物脂肪油脂和碳酸甲醇等低級別的醇類(C1—C4一元醇)在酸或堿性的條件下，縮合作用下對其成分進(jìn)行酯化或者通過旋轉(zhuǎn)酯化的縮合反應(yīng)可以生成一種相同或?qū)?yīng)的飽和脂肪酸甲酯，同時(shí)也可以生產(chǎn)一種酯的副產(chǎn)品比如甘油。生物化學(xué)柴油有機(jī)化學(xué)品的生產(chǎn)工藝技術(shù)經(jīng)過多年的技術(shù)改革和不斷發(fā)展在國外已經(jīng)逐步基本建立了一起了比較完善的生產(chǎn)技術(shù)理論框架和生產(chǎn)方法，包括了諸如均相生物柴油催化反應(yīng)法、均相生物催化法、非均相生物催化反應(yīng)法和各種超臨界生物催化反應(yīng)法等多種生產(chǎn)方法。酯交換法中常壓連續(xù)轉(zhuǎn)酯的氫化柴油技術(shù)與用于加壓連續(xù)轉(zhuǎn)酯的氫化柴油生產(chǎn)法，該技術(shù)已在歐美等發(fā)達(dá)國家逐步發(fā)展形成了比較規(guī)范的柴油工業(yè)化生產(chǎn)，可以準(zhǔn)確說已經(jīng)成為是目前代表著現(xiàn)在乃至全世界的一種生物化學(xué)柴油燃料科技的技術(shù)主流，而且目前該技術(shù)仍然在發(fā)展。在酯化反應(yīng)中，通常由酸提供（—COOH）由醇類提供（—OH）。首先酯化反應(yīng)是在泛指羧酸的一個(gè)質(zhì)子基底上的碳原子)被質(zhì)子化，使得這個(gè)基底上的碳原子本身可以帶有較多的負(fù)離子電荷，醇就比較容易地直接發(fā)生一個(gè)親原子核的親電加成，然后一個(gè)質(zhì)子就會(huì)進(jìn)行親電轉(zhuǎn)移，脫水縮合，再逐漸下去消除一個(gè)質(zhì)子，就會(huì)直接縮合形成醇和酯。從一個(gè)醇的廣義化學(xué)角度而言的酯化交換反應(yīng)也可以包括醇跟一個(gè)醇的羧酸鹽，酰氯或者是羧酸酐，和一個(gè)鹵代物以及酯交換酶的反應(yīng)等?酯和醇化交換反應(yīng)的化學(xué)機(jī)理如圖1所示：圖1催化反應(yīng)機(jī)理圖使用酯化反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油，由于酯化反應(yīng)到達(dá)平衡所需要的時(shí)間很長，所以如何選擇催化劑是一個(gè)重點(diǎn)問題，目前一般使用濃硫酸等無機(jī)酸作為反應(yīng)催化劑，工業(yè)上也有使用陽離子交換型樹脂作為催化劑的，不僅如此，有些還使用生物酶作為反應(yīng)生物催化劑的，但是不管是生物還是化學(xué)催化劑，都有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)：化學(xué)催化劑具有時(shí)間短、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是后處理工作復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生許多廢物、反應(yīng)物難以回收再利用容易造成環(huán)境污染等問題，同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的不飽和脂肪酸容易變質(zhì)，難以保存。而生物催化劑雖然環(huán)保，轉(zhuǎn)化率低，效果不太好。1.1.3生物柴油的優(yōu)點(diǎn)(1)生物柴油含硫量低，不含芳烴。廢氣對柴油的危害比柴油小。生物柴油是可生物降解的。(2)它具有很好的潤滑性能。使用量僅為0.4%的生物柴油具有耐磨性能，降低了清潔燃燒時(shí)所產(chǎn)生氣體的二氧化碳和硫含量，不僅可以有效減輕汽車的磨耗和污染，也可以大幅度地提高汽車使用柴油的耐磨性。(3)生物柴油具有優(yōu)良的安全性能，其閃點(diǎn)高于石化工業(yè)。(4)具備可再生性。作為可再生能源的供應(yīng)不會(huì)流失。所以充分發(fā)展利用生物油和柴油對于加快實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)各類清潔利用能源的優(yōu)化替代，具有重要意義。1.2靜電紡絲1.2.1靜電紡絲的發(fā)展靜電紡絲是制取納米纖維的重要方法。靜電紡絲這個(gè)技術(shù)想法最早是在20世紀(jì)30年代早期出現(xiàn)的。在1934-1944年之間，F(xiàn)ormals分別申請了一系列科學(xué)專利，發(fā)明了以高抗靜電和高能量電池作為主要?jiǎng)恿δ茉磥碛糜谥苽涠栊跃酆衔锖吞祭w維的靜電試驗(yàn)裝置[3]。事實(shí)上，許多如今市面上所使用的靜電紡絲設(shè)備都是可以追溯到Formals的一項(xiàng)發(fā)明，如:多噴頭靜電紡絲裝置，加一個(gè)帶有平行電場的靜電紡絲裝置[4]。由于靜電紡絲的生產(chǎn)速率較低，靜電紡絲法雖然已經(jīng)在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了接近70年，所以在我國過去的幾十年中這種技術(shù)和方法并沒有真正地引起國家和人們的高度重視。反而正因?yàn)榻鼛啄陙?，隨著納米技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，人們才逐漸開始對這一方法的表現(xiàn)顯示出了越來越大的研究興趣[5]?，F(xiàn)如今，文獻(xiàn)中已有詳細(xì)明確報(bào)道的通過各種靜電振動(dòng)紡絲聚合方法加工制備的生物納米聚合纖維和其他生物復(fù)合納米纖維材料聚合的生物高分子納米聚合纖維材料已有品種超過100多種[6]。尤其是Reneker及他的團(tuán)隊(duì)為我們幫助人類正確認(rèn)知靜電紡絲的生產(chǎn)過程以及表現(xiàn)靜電紡絲纖維的方法做出了非常杰出的貢獻(xiàn)。靜電紡絲已經(jīng)逐步發(fā)展到可以制備多種納米材料的一種新型技術(shù)，在產(chǎn)品中包括濾波材料、傳感器、加強(qiáng)材料、醫(yī)療材料等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景[7]。1.2.2靜電紡絲工藝原理靜電注射紡絲器驅(qū)動(dòng)裝置主要包括四個(gè)大的組成部分:靜電注射器和泵、高壓直流電源、噴頭、收集屏[8]。在高壓下直接生成高分子溶液，或從毛細(xì)管中擠壓出來直接生成高分子噴流，或在高分子溶液飛向收集屏之前，在高壓噴流中將溶劑蒸發(fā)收集，將正極投入到高分子溶液或熔體中，負(fù)電極與集電體(即集電體接地)因受到電場作用，在高分子溶液的外部表面產(chǎn)生負(fù)電荷，負(fù)載相互排斥，在表面張力的作用下逐漸拉伸變得細(xì)長。隨著電廠強(qiáng)度的增加，針管口處的流體被逐漸拉伸成圓錐形，形成“泰勒錐”。當(dāng)電廠強(qiáng)度超過流體克服“泰勒錐”所需的表面張力時(shí)，此時(shí)的帶電輻射流便會(huì)從泰勒錐尖噴射而出形成。聚合物的射流通常是由于分化、不穩(wěn)定等因素引起的拉伸，逐漸地變得更加細(xì)致和更長。同時(shí)溶劑揮發(fā)，熔體固化，在收集屏上即可得到納米纖維膜[8]。1.2.3靜電紡絲的特點(diǎn)及影響因素靜電紡絲纖維的特點(diǎn)[9]：(1)直徑小：靜電紡絲法所制備的超細(xì)纖維最顯著的特點(diǎn)就是直徑很小，直徑一般達(dá)到亞微米級甚至達(dá)到納米級。（2）具有較的高比表面積其中纖維的直徑和長度與普通纖維的相比可以減小1、2個(gè)數(shù)量級，比其表面積則可以增大幾個(gè)數(shù)量級。(3)具有較高的吸附能力：采用靜電紡絲法加工制備的超細(xì)纖維本身具有較高的比表面積，而較高的表面積則直接決定它的高度吸附能力，有很多由于吸附能力優(yōu)良和安全、無毒等特點(diǎn)而制成的納米級高分子聚合物制成的非織造布，被廣泛地用作各種生物醫(yī)學(xué)材料，或者是作為一種細(xì)胞培養(yǎng)的基體。(4)具有較高的材料孔隙率：靜電紡絲所制備的非織造布，時(shí)纖維雜亂堆積而成，所以其中的孔隙率也很高，可以廣泛應(yīng)用于空氣過濾網(wǎng)和污水等環(huán)保材料。靜電紡絲的影響因素[10]：1.電壓：紡絲電壓是靜電紡絲的一個(gè)重要工藝參數(shù)。一般來說隨著紡絲電壓的增加，納米纖維直徑越小。2.熔體流速：在靜電紡絲過程中，紡絲的速率是由注射器推進(jìn)速度來決定，它不僅影響生產(chǎn)速度，更主要的是會(huì)影響針頭液滴（泰勒錐）的穩(wěn)定性和纖維直徑的大小。一般來說，熔體流速越快，纖維直徑越大。3.針距：針距主要是指針頭與接收器之間的距離。針距會(huì)影響靜電紡絲時(shí)針頭和接受屏之間的電場強(qiáng)度及溶劑的揮發(fā)。一般來說，在電壓不變的情況下，電場強(qiáng)度與針距成反比，針距越小，電場強(qiáng)度越大，但是在典型的靜電紡絲裝置中，該距離范圍為10cm至15cm，因?yàn)橐o予允許溶劑蒸發(fā)有足夠的飛行時(shí)間，從而沉積干燥的纖維束。如果距離太短使得溶劑不充分蒸發(fā)，則可能形成熔合纖維。4.聚合物黏度與濃度：聚合物的黏度和濃度是主要的影響因素，對于低粘度溶液，聚合物濃度低的話，聚合分子鏈在到達(dá)收集屏之前就斷裂了，容易形成串珠狀或者納米纖維，同時(shí)伴隨著飛絲現(xiàn)象；如果增加聚合物溶液的濃度，雖然會(huì)導(dǎo)致粘度的增加，但是也容易形成無珠狀納米纖維；當(dāng)溶液濃度太高的時(shí)候，就會(huì)阻礙溶液的流動(dòng)，導(dǎo)致形成有缺陷或串珠納米纖維。對于高粘度溶液，將聚合物拉伸成納米纖維需要很大的電場力，如果溶液太過粘稠甚至是“凝膠狀”，則可能需要降低溶液的濃度，不然的話難以成絲。然而，當(dāng)聚合物溶液低于一定濃度時(shí)，靜電紡絲射流可能分解成液滴而不是形成纖維。這時(shí)候隨著粘度的增加，可以得到無珠的納米纖維。5.溶劑的作用：溶劑的選擇對靜電紡絲有著極大的影響。首先，靜電紡絲的首選溶劑含有完全可溶的聚合物。第二，溶劑的沸點(diǎn)要適中。它的沸點(diǎn)給出了溶劑揮發(fā)性的一個(gè)概念。由于揮發(fā)性溶劑的高揮發(fā)率，使得溶劑在從針尖到收集器的飛行過程中更容易從納米纖維中蒸發(fā)。然而，高揮發(fā)性溶劑大多是避免的，因?yàn)樗鼈兊牡头悬c(diǎn)和高蒸發(fā)率導(dǎo)致干燥的噴嘴在針尖。這種干燥會(huì)阻塞針尖，因此會(huì)阻礙靜電紡絲過程。同樣，揮發(fā)性較低的溶劑也要避免，因?yàn)樗鼈兊母叻悬c(diǎn)會(huì)阻止它們在納米纖維噴射過程中干燥。含有溶劑的納米纖維在集電極上的沉積將導(dǎo)致珠狀納米纖維的形成[11]。1.4聚苯乙烯與磺化1.4.1聚苯乙烯聚苯乙烯作為世界五大通用塑料之一，具有的是生產(chǎn)成本低、力學(xué)性能好、傳熱系數(shù)低、質(zhì)量好等特點(diǎn)[12]。廣泛的應(yīng)用于建筑、機(jī)械、化工、輪胎、船舶、包裝、快餐等各個(gè)行業(yè)。很多PS經(jīng)過一次使用后，便被丟棄。目前主要是填埋處理，填埋占地廣，其在自然條件下難以生物降解，導(dǎo)致土壤惡化農(nóng)作物減產(chǎn)，所謂白色污染就是塑料被濫用的后果。1.4.2磺化聚苯乙烯磺化是PS改性的一種方法，主要表現(xiàn)為在芳香環(huán)上引入磺酸基。聚苯乙烯的磺化產(chǎn)品可廣泛用于工業(yè)水處理、油田化學(xué)及各類清洗劑產(chǎn)品等領(lǐng)域。目前制備sPS的方法。主要是磺化劑直接磺化法，應(yīng)用較多的磺化劑有濃硫酸(98%)、十二烷基硫酸鈉、發(fā)煙硫酸以及三氧化硫等。王園園等人得出結(jié)論，采用非均相磺化的方法，以濃硫酸為磺化劑在磺化時(shí)間5h、溫度50℃，固液比1比10，固體酸量為0.75mmol/g時(shí)，酯化效果最好[13]。石文英，李紅賓等人，用廢棄泡沫制備sPS，得出結(jié)論：用廢棄聚苯乙烯泡沫板（PS）通過磺化改性得到sPS，再用溶劑揮發(fā)法鑄成sPS催化膜，并用于催化酯化反應(yīng)，制備生物柴油。得到最佳反應(yīng)條件，醇油摩爾比3:1，反應(yīng)溫度65℃，sPS磺化度38.4%，IEC值為2.83mmol/g，sPS膜用量4g，反應(yīng)時(shí)間2h，酸化油轉(zhuǎn)化率94.1%，酯類含量91.05%[14]。

第2章實(shí)驗(yàn)部分2.1主要實(shí)驗(yàn)試劑名稱純度/型號生產(chǎn)廠家聚苯乙烯泡沫板——DMF分析純天津市富宇精細(xì)化工有限公司濃硫酸分析純成都眾至化工有限責(zé)任公司甲醇分析純天津市富宇精細(xì)化工有限公司無水乙醇分析純天津市富宇精細(xì)化工有限公司氫氧化鈉分析純河北利華生物科技有限公司PH試紙鄭州市高新區(qū)化學(xué)試劑廠酚酞分析純寶雞市永大化工試劑廠環(huán)己烷THF分析純分析純天津市富宇精細(xì)化工有限公司天津市富宇精細(xì)化工有限公司油酸分析純天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所名稱型號生產(chǎn)廠家電子天平JA1203廣州實(shí)驗(yàn)儀器廠電動(dòng)攪拌器DW-1-90W鄭州市永盛化學(xué)儀器有限責(zé)任公司恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S河南省予華儀器有限公司高壓隔膜泵DP-130上海新西山實(shí)業(yè)有限公司循環(huán)水式真空泵SHZ-D(Ⅲ)鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器R301上海科升儀器有限公司玻璃儀器氣流烘干機(jī)B型河南省予華儀器有限公司微量注射器浙江史密斯醫(yī)學(xué)儀器有限公司高壓直流電源東文高壓電源（天津）股份有限公司2.2主要實(shí)驗(yàn)儀器2.3磺化聚苯乙烯納米纖維膜的制備2.3.1磺化聚苯乙烯的制備(1)稱取5g的PS泡沫板，剪碎，放入500ml三口燒瓶中，加入20g環(huán)己烷；(2)將三口燒瓶恒溫水浴加熱至50℃，并攪拌，等到溶解成均一溶液時(shí)。緩慢滴加濃硫酸；(3)到時(shí)間后停止攪拌，將三口燒瓶中的液體倒出，并加入甲醇終止反應(yīng)，靜置一段時(shí)間，溶液分層，上層清液為甲醇，下層為sPS，過濾，除去甲醇，用去離子水洗滌至中性，靜置一段時(shí)間，抽濾；(4)干燥，干燥箱溫度設(shè)定60℃，干燥完取出備用。2.3.2磺化聚苯乙烯磺化度測定用酸堿滴定法測定sPS的磺化度[15]：取1g制備的sPS樣品放入錐形瓶中，加入50ml蒸餾水，加熱攪拌至完全溶解。滴入2滴酚酞指示劑，用0.1mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，當(dāng)瓶中溶液由無色慢慢變成淡粉色，且15s不褪色時(shí)，即為滴定終點(diǎn)。通過滴定消耗氫氧化鈉的量可以計(jì)算出磺化度，計(jì)算公式如(2—1)：DS％=104×cV×10式2-1中：DS——磺化聚苯乙烯磺化度，%；c——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；V——消耗氫氧化鈉溶液體積，mL；m——磺化聚苯乙烯的質(zhì)量，g；104——苯乙烯分子量，g/mol；80——磺酸基團(tuán)分子量，g/mol。2.3.3磺化聚苯乙烯納米纖維膜的制備將DMF，THF溶液按一定比例混合，然后稱取一定量的sPS樣品，溶解在混合溶液中，加熱并攪拌，直到完全溶解。然后在室溫下，攪拌24h，得到一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)（即濃度）的紡絲液。計(jì)算公式如下：c=m式中：c——磺化聚苯乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)m——磺化聚苯乙烯的質(zhì)量，g；ρDMF——N—N二甲基甲酰胺的密度，g/cm3ρTHF——四氫呋喃的密度，g/cm3VDMF——N—N二甲基甲酰胺的體積，ml；VTHF——四氫呋喃的體積，ml。然后將制備好的紡絲液倒入注射器中，連接注射器針頭，將電壓正極夾在注射器針頭，負(fù)極接收集屏（收集屏覆蓋錫紙，作為接地端），電壓設(shè)置為15kv，推進(jìn)速度0.8ml/h，針距15cm，紡絲一段時(shí)間。完成紡絲后，將收集屏上的錫紙取下，放入干燥瓶中待用。2.4酯化實(shí)驗(yàn)2.4.1酯化實(shí)驗(yàn)(1)在三口燒瓶中加入一定質(zhì)量比的油酸、甲醇、sPS納米纖維膜，水浴加熱，溫度65℃，攪拌120min分鐘后冷卻，把膜撈出，液體倒出。(2)把以上產(chǎn)物倒入蒸餾燒瓶中，并固定好，然后打開旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。(3)設(shè)置轉(zhuǎn)速為75r/min，溫度為70℃。蒸餾一段時(shí)間后。甲醇揮發(fā)被冷凝管回收（提純后的甲醇可以反復(fù)使用，節(jié)約成本），除去甲醇后，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。等到瓶中剩余溶液冷卻，倒出并稱量其重量。用熱乙醇法測定其酸值（中和1g游離的脂肪酸所需要的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鉀的量）。熱乙醇法測酸值實(shí)驗(yàn)步驟：首先將酚酞指示劑與無水乙醇混合，然后用恒溫水浴鍋加熱至沸騰，溶液溫度到達(dá)70℃時(shí)，用0.1mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，滴定終點(diǎn)為溶液變成紅色且15s不變色，以此來中和乙醇。然后用中和過的乙醇溶解待測油樣，搖晃均勻，使其充分混合，然后加熱至沸騰，用0.1mol/lL的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴定終點(diǎn)為溶液顏色發(fā)生變化且15s不變色。記錄消耗的0.1mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的量，并計(jì)算酸值；計(jì)算公式如（2—3）：S=40×V×C式2—3中：V消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml；C消耗NaOH溶液的濃度，mol/L；m旋蒸后剩余液體的質(zhì)量，g；40NaOH的相對分子質(zhì)量。完成后，通過（式2—4）計(jì)算反應(yīng)前后油樣酸值的變化來確定酯化轉(zhuǎn)換率：酯化轉(zhuǎn)換率=S1?S式中：S1S2

第3章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1聚苯乙烯的磺化取5g聚苯乙烯泡沫板溶解在20g環(huán)己烷中，以濃硫酸為磺化劑，反應(yīng)時(shí)間2h，通過改變濃硫酸的用量得出表1：表SEQ表\*ARABIC1磺化度與濃硫酸濃硫酸質(zhì)量/g1015202530磺化度/%20.5125.7230.0838.4040.26同樣，取5g聚苯乙烯泡沫板，以環(huán)己烷為溶劑，濃硫酸25g，通過改變反應(yīng)時(shí)間得出表2：表SEQ表\*ARABIC2磺化度與反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)長/h11.522.53磺化度11.0725.71 36.7438.441.21結(jié)合上表可以得知，磺化劑用量越高，時(shí)間越長，磺化度越高，但到達(dá)一定程度的時(shí)候，效果就變得不那么顯著。因?yàn)殡S著反應(yīng)時(shí)長的增加，濃硫酸的濃度下降，磺化反應(yīng)變得更難進(jìn)行。3.2磺化聚苯乙烯納米纖維膜通過電子顯微鏡照射出不同濃度的聚合物溶液的分布圖，然后通過公式計(jì)算出其平均直徑。 （3—1）式3—1中：n纖維數(shù)目；Xi第i根纖維的直徑，nm；`X纖維的平均直徑，nm。圖2濃度15%的sPS納米纖維分布圖圖3濃度20%的sPS納米纖維分布圖圖4濃度25%sPS納米纖維分布圖計(jì)算可知，sPS濃度越高，納米纖維直徑越大，靜電紡絲效果越好。如表3所示：表3納米纖維的直徑聚合物濃度/wt%平均直徑/nm標(biāo)準(zhǔn)差15%123.80.3320%168.70.2125%206.30.243.3磺化聚苯乙烯納米纖維膜催化酯化3.3.1醇油摩爾比對對轉(zhuǎn)化效率的影響在催化酯化制備生物柴油過程中，醇油摩爾比是一個(gè)重要指標(biāo)，因?yàn)槭强赡娣磻?yīng)，所以反應(yīng)物的多少?zèng)Q定了平衡常數(shù)，所以一般通過過量添加甲醇（油酸比較貴），改變醇油摩爾比來增加產(chǎn)量，使用1g磺化度40%的納米纖維膜，反應(yīng)時(shí)間120min。發(fā)現(xiàn)不隨著醇油摩爾比的增加，轉(zhuǎn)化率也在不斷的提高，但是達(dá)到4：1之后這個(gè)效果就變得不那么明顯，如圖2所示：002468020406080100轉(zhuǎn)化率(%)醇/油摩爾比圖2醇油摩爾比對轉(zhuǎn)化率的影響3.3.2sPS納米纖維膜用量對轉(zhuǎn)化率的影響在反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)時(shí)間120min，醇油摩爾比4：1的條件下，改變sPS納米纖維膜用量，發(fā)現(xiàn)sPS納米纖維膜越多對轉(zhuǎn)化率越高，超過1.5g后對轉(zhuǎn)化率影響不大，具體如圖3所：001.5020406080100轉(zhuǎn)化率(%)sPS納米纖維膜用量0.512圖3纖維膜用量對轉(zhuǎn)化率的影響

第4章結(jié)論與展望4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)論本文通過將PS進(jìn)行磺化改性，然后用靜電紡絲的方法制備成sPS納米纖維膜。研究了及不同磺化度的聚苯乙烯對靜電紡絲纖維膜的影響及納米纖維膜用量對酯化反應(yīng)的影響：得出以下結(jié)論：1.通過對比不同濃度，不同磺化度的sPS的的靜電紡絲效果，可以的發(fā)現(xiàn)磺化度越高，黏度越高，靜電紡絲的效果越好；2.通過對比不同的反應(yīng)條件轉(zhuǎn)化率的影響，發(fā)現(xiàn)最適合的酯化反應(yīng)條件為：醇/油摩爾比4:1，溫度65℃，時(shí)間120min，納米纖維膜用量1.5g；3.由于納米纖維膜使用一次后撈出難以成膜，無法繼續(xù)使用，所以選用磺化度的40%的sPS納米纖維膜的性能最好。4.2展望改革開放以來，我國的發(fā)展日新月異，為了實(shí)現(xiàn)我國的偉大復(fù)興，走可持續(xù)發(fā)展的路線是重中之重，能源產(chǎn)業(yè)升級更是當(dāng)務(wù)之急，能源的多元化發(fā)展還有很長的一段路要走。而用聚苯乙烯磺化改性制備生物柴油，在一定程度減少白色污染的同時(shí)，還能為能源問題提供一點(diǎn)小小的幫助。所以從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，我國應(yīng)該鼓勵(lì)生物柴油的生產(chǎn)，大力扶持這些企業(yè)的技術(shù)改革，促進(jìn)技術(shù)的完善，提高產(chǎn)能，同時(shí)指定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，積極引導(dǎo)，以期讓我國邁入發(fā)達(dá)國家的行列。當(dāng)然在實(shí)驗(yàn)過程，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，例如sPS是水溶性的，磺化度越高，在水中的溶解度越大，所以對清洗收集造成了一定的困難，然后在靜電紡絲的過程中，溶劑的選擇對紡絲效果也具有很大影響，如何選擇溶劑這一方面也是我的不足之處，還有許多需要改進(jìn)的地方。

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