文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
有机-无机荷正电杂化材料及杂化膜的制备与表征
姓名:张绍玲
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:徐铜文
20050501
摘要本论文尝试制备了以聚苯醚;〉暮腥跫罨乓约巴焙腥碱和强碱基团的杂化阴离子交换材料和荷正电杂化膜,并对其分别进行了表征。有机聚合物苄基溴化聚苯醚与硅烷偶联剂话繁籽趸柰从λ票傅拇腥跫罨诺挠谢晃藁踊趵胱咏换徊牧希ü红外光谱狪、热重分析⑸璧缇、湎哐苌和离子交换容量圆牧系慕峁购托阅芙辛吮碚鳎琓结果表明所制得的材料具有高的热稳定性;蚐表明所得材料是无定型的,并且当有机和无机组分比例适当的时候,其有机相和无机相的相容性很好:因为反应原料比例的不同,,将与约叭装进行反应,制备了同时含有强碱和弱碱基团的荷正电有机一无机杂化膜,并通过、⒘鞫缥、含水率、纯水通量⒔亓髀、扫描电镜屠胱咏换容量阅さ慕峁褂胄蚊病⑶姿浴⑷任榷ㄐ浴⒑傻缧院头掷胄阅艿确面的性能进行了表征。结果表明,所制备韵荷正电杂化膜具有低的水通量,其热稳定性比通常的聚合物荷电膜的要好得多,所具有的离子交换容量范围为/克干膜,而且即使高的值条件下也具有正的流动电位,并且其含水率和截流率会随值的升高而降低。关键词:苄基溴化聚苯醚,话繁籽趸柰椋装罚趵胱咏换徊牧希杂化材料,杂化膜,荷正电膜/./.
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第一章绪论阴离子交换膜概述阴离子交换膜一般由三部分组成:高分子基体、荷正电的活性基团以及活性基团上可移动的离子蠢胱。阴离子交换膜己广泛应用于各种工业领域,如:电渗析法对低浓度盐溶液进行浓缩或脱盐、作为冶金工业中的电解隔膜”】、从废酸中回收酸。。⒆魑R趵胱友≡竦缂ā⒆魑5绯馗裟ぁ等。就膜材料而言,发展最早的是有机膜,因为其具有柔韧性好、成膜性能好等优点,并且因为其种类多而获得大规模的开发和应用。有机阴离子交换膜最常见的制备方法有两种,一是从单体出发,通过聚合成基膜然后功能基化,,然后通过氯甲基化、季胺化反应制各具有不同离子交换基团的阴离子交换膜;另一种是以聚合物为基材,通过相转化的方法制备基膜,随后的过程相同,如对聚砜进行氯甲基化和季胺化可得阴离子交换膜。目前对有机阴离子交换膜的研究主要集中在对已有的有机阴离子交换膜进行修饰和改性以达到特定目的以及不断开发新的制膜材料和制膜途径以满足特定需要这两个方面。为了增加阴离子交换膜的品种,有时也为了达到特定目的,人们更关注的是对用传统方法制各的有机阴离子交换膜进行各种各样的修饰与改性。常见的改性有改变膜的亲水性以控制阴离子交换膜对特定离子的选择透过性”。埃辉黾咏涣度,一方面使膜对膜具有截留筛分大的离子的作用,另一方面也使膜的亲水性改变,达到对不同水合程度离子的分离。’”盒纬芍旅鼙砻娌悖热缇圻量┎隳芙留大分子,并增强膜的抗有机污染能力“‘”‘,阴离子聚电解质能对电荷数不同、水合离子半径不同的阴离子产生不同的静电斥力,从而可以达到分离不同阴离子的目的“⋯,表面活性剂能有效防止同离子入侵,降低阴离子交换膜离子选择性的下降,从而减少溶液浓度对阴离子交换膜渗透选择性的影响。⋯;引入光敏物质,利用光照后,膜孔以及膜亲水性的变化对离子透过性的影响来分离不同的阴离子”“:引入热敏物质,利用聚一异丙基丙烯酰胺厥獾娜攘ρ阅埽梢酝ü变温度来控制特定离子通过含有聚一异丙基丙烯酰胺囊趵胱咏换荒さ纳第一章绪论
速率:温度升高,膜憎水性增强,水合程度低的阴离子将优先通过。钡取在传统的阴离子交换膜的制各路线中,无论是从单体或是从聚合物出发,都需要氯甲基化过程,而该过程需要使用剧毒致癌物质氯甲醚,因此人们一直在寻找不使用氯甲醚的制各阴离子交换膜的新路线,并形成了一些方法:利用环氧基团与胺交联反应生成阴离子功能基团。葛道才等将甲基丙烯酸环氧丙酯、二乙烯苯、橡胶和引发剂等一起制成浆液,涂在增强网布上,经加压聚合成膜再在三甲胺水溶液中进行胺化反应,制得一颓考钚砸趵胱咏换荒ぁ薄利用聚合物侧链的卤甲基基团,其成膜后可以直接进行季胺化获得阴离子交换膜。例如原国产的氯醇橡胶膜就是一例。其制作过程为:以环氧氯丙烷为单体,以苯蚣妆为溶剂,三异丁基铝为催化剂,在常温常压下液相聚合而成氯醇橡胶胶液,然后涂在玻璃纤维布或其他支撑物上,再胺化成膜;利用聚合物苯环侧链上的甲基进行卤化反应然后进行胺化交联。徐铜文等以聚苯醚为原料研制了一系列新型的阴离子交换膜。眑;利用长链卤甲基烷基醚做卤甲基化试剂。由于长链氯甲基醚有沸点高,挥发性低等特点并且自今没有发现它们的致癌性,因此其制各工艺相对比较安全。等人提出此想法并根据实验中生成的二