添加改性超交联微孔聚合物提升聚酰胺反渗透膜脱盐性能

聚酰胺反渗透膜是目前广泛应用的一款商用化水处理膜。然而其表面活性层聚酰胺的结构致密,会导致水通量与截盐率出现“trade-off”现象。针对该问题提出,选择具有多孔结构的、亲水性超交联聚合物复合材料作为添加剂,在界面聚合过程中引入聚酰胺活性层中,为水分子提供更多水通道。同时,纯烃本质的超交联聚合物与聚酰胺的高度相容性,保证了反渗透复合膜的高效截盐性能。经过脱盐性能测试,结果显示添加3.0 mg PDA@HCP-B-SO_(3)H的反渗透复合膜具有最高的水通量为44.4 L·m^(-2)·h^(-1),截盐率高达99.6%。相比于聚酰胺反渗膜,3.0-PDA@HCP-B-SO_(3)H PA RO的水通量提升了26.5%,截盐率基本保持不变;相比于只嫁接-SO_(3)H的HCP-B-SO_(3)H PA RO,水通量提升了11.6%(35.0 L·m^(-2)·h^(-1)上升至39.8 L·m^(-2)·h^(-1)),截盐率基本持平。这说明添加具有多孔结构的、亲水性强的改性超交联聚合物作为添加剂,是一种十分有效地提升聚酰胺反渗透膜性能的方法。

磺化共轭微孔聚合物催化解聚尼龙6性能研究

采用Suzuki偶联反应法制备共轭微孔聚合物(CMP),并对其进行磺化处理得到富含磺酸基团的固体酸催化剂S-CMP。研究了催化剂对尼龙6的催化解聚性能,结果显示S-CMP能明显降低尼龙6解聚温度,提高解聚效率。解聚时间1h且固体产物达到100%解聚条件下,使用S-CMP催化剂可以使反应温度降低40 ℃,即从纯水的300 ℃ 降为260 ℃。 进一步分析解聚的液相产物,发现主要是有开环的己内酰胺及小分子线性低聚物组成。 。

含松香的羧基化聚合物微球制备和表征

以松香与甲基丙烯酸-2-羟乙酯酯化物(HR)、苯乙烯(St)和甲基丙烯酸(MAA)为单体,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,采用悬浮聚合法制备含松香的羧基化聚合物微球。研究St和MAA质量比例、反应温度、分散剂用量对微球性能的影响,利用红外光谱、光学显微镜、扫描电镜和热重分析等对微球结构进行表征,利用电导滴定法对微球表面羧基含量进行测定。结果表明,成功制备了含松香的羧基化聚合物微球,微球球形较好,表面羧基含量达0.146mmol/g,加入MAA后微球的热稳定性变化不大。合成微球较优工艺条件:m(HR)∶m(St+MAA)∶m(DVB)=1∶1.5∶0.4,m(St)∶m(MAA)=3∶3,明胶用量4%(质量分数),反应温度为80℃。

含松香的羧基化聚合物微球对亚甲基蓝吸附研究

利用自制的含羧基功能基团的松香基聚合物微球,研究其对水中亚甲基蓝(MB)的静态吸附性能。实验结果表明,在固液比为1∶250 g·m L^(-1)、p H=10.14、在313 K吸附300 min时,微球对MB的吸附量达到了38.1 mg·g^-,重复吸附5次后吸附率保持在87%。通过吸附热力学实验表明,该吸附符合Langmuir等温吸附模型,△S=24.66 J·mol^(-1)·K^(-1),△H=5.92 k J·mol^(-1),吸附△G<0,该吸附是自发的吸热过程,升高温度有利于吸附量的增大。根据动力学研究可知,该吸附过程符合准二级吸附动力学。

基于螺环结构桥连的固有微孔卟啉聚合物网络的制备与表征及其催化Knoevenagel缩合反应

通过5,10,15,20-四(4-羧基苯基)(TCPP)卟啉单体与含螺环结构的二胺单体(SpiroDA)的缩聚反应,实现了含螺环结构的卟啉基固有微孔材料的定向合成(PIM-Spiro)。同时在相同的工艺条件下,以对苯二胺(PPDA),4,4'-二氨基二苯醚(ODA)作为二胺单体分别制备了相应的聚酰胺(PA)网络材料。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、氮气吸附等分析测试手段对3种聚酰胺材料的网络结构和物理化学性能进行了表征。结果表明:螺环扭曲结构的引入可以有效提高微孔卟啉聚合物网络的比表面积,同时在溶剂中表现出很强的溶胀特性;所制备的聚酰胺网络材料中的卟啉基和酰胺键所含的高密度N—H键,赋予材料良好的碱性催化特性。

磁性微孔聚合物富集/表面增强拉曼光谱法测定水与土壤中多环芳烃

建立了磁性聚亚苯基共轭微孔聚合物富集/表面增强拉曼光谱法测定水样和土壤中4种多环芳烃的分析方法。待测物经磁性聚亚苯基共轭微孔聚合物吸附萃取,甲醇洗脱后进行SERS检测。结果表明,蒽、芘、荧蒽和苯[α]芘在0.1~10μg/L范围内与其SERS特征峰峰强呈良好的线性关系,检出限为0.03μg/L,回收率为71.6%~115.8%,相对标准偏差不大于13.7%。该分析方法灵敏度高,能够满足实际水样和土壤中4种多环芳烃同时检测的要求。

热诱导相分离法制备聚合物微孔膜研究进展

热诱导相分离法(TIPS)是一种简单而有效的制备聚合物微孔膜的方法。文中介绍了TIPS法制备微孔膜的步骤、特点,从热力学平衡相图和动力学相分离两方面阐明了制膜原理;综述了由TIPS法制备聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯膜及亲水膜的最新研究进展,并对今后的研究方向提出了建议。

纳米纤维微孔型聚合物隔膜的研究

采用高压静电纺织法制备了适用于锂离子电池用的多微孔聚合物隔膜。通过改变不同的纺丝电压,能够得到一系列不同直径的聚合物纤维组成的聚偏氟乙烯(PVDF)电纺微孔膜。运用扫描电子显微镜技术(SEM)观测了电压对PVDF电纺膜形态结构的影响;DSC测试结果表明电纺后材料的结晶度被削弱,有助于提高微孔膜基体对电解液的亲和性。同时,得益于纳米纤维网状结构,电纺PVDF膜显示了高孔隙率和高电解液吸附的特点,样品室温电导率均在10-3S/cm以上,能够满足实际电池的要求;组装的扣式电池也显示了良好的循环性能和倍率放电性能。

一种钙基微孔配位聚合物的合成及其晶体结构研究

为探讨柔性配体和碱土金属离子的配位情况，用一种芳香三酸N，N’，N”-三（羧基甲基）-1，3，5-苯基三甲酰胺（H3TCMBT）和硝酸钙在吡啶存在的情况下进行反应，得到了一种结构新颖的配位聚合物{[Ca3（TCMBT）2（H20）6]·6H20}n，并用元素分析、红外光谱以及单晶X射线衍射对其进行了表征。研究表明，配体中酰胺基团的引入有利于分子间氢键的形成，从而为有机二聚体的形成创造条件；由于柔性配体结构的多变，与Ca2离子结合时出现了多种配位模式；该晶体在C轴方向出现了微孔，这为利用柔性配体构建孔性材料奠定了理论基础。

羧基化单分散交联微孔聚苯乙烯微球的制备

以苯乙烯为主单体,丙烯酸为功能单体,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,乙腈和甲苯为溶剂,采用回流沉淀聚合法合成了单分散羧基化交联聚苯乙烯微球;然后以1,2-二氯乙烷为溶胀剂,二甲氧基甲烷为外交联剂,在三氯化铁的催化下发生傅-克超交联反应,实现微孔化。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度及Zeta电位、比表面积及孔隙分析对微球结构进行了表征。结果表明,通过实验可以得到具有良好球形形貌和单分散性的交联微孔聚苯乙烯微球;随着丙烯酸含量增加,交联微球的带电量增加;随着DVB含量的增加,实现了微孔化且比表面积呈上升趋势,其中当DVB用量为60%时,其比表面积达到606.06 m2/g。

自聚微孔聚合物气体分离膜材料研究进展

膜分离在现代化工、医疗、环境、能源等领域中都有非常重要的应用.聚合物膜材料是气体膜分离最核心的部分.自聚微孔聚合物是近年来出现的一种新型聚合物,由致孔基元以一定的桥接方式线性连接构成.由于不规则的致孔基元在聚集态时不能有效堆叠而使得聚合物内部含有大量固有微孔(孔径<2 nm).同时,该聚合物兼具优良的热稳定性,机械强度和溶解性等特点,结合了有机膜材料优良的加工性和无机分子筛膜材料的高透过率,高选择性等优点,在选择性筛分气体以及液体分子领域有非常广泛的应用前景.本文综述了自聚微孔聚合物膜材料的分类、合成以及其气体分离性能,并对该聚合物研究方向做了一定的展望.

锂离子电池用聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔聚合物电解质的研究进展

聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔聚合物电解质是当前锂离子电池材料的研究热点之一,介绍了聚偏氟乙烯-六氟丙烯基微孔电解质膜的制备方法如萃取法、直接法、静电纺丝法和倒相法,但制备出的微孔聚合物电解质膜存在性能上的缺陷,无机填料的掺杂能有效改善聚合物电解质膜的机械性能和离子电导率,概述了无机填料的种类,并介绍了无机填料的添加方法和改性方法。最后对聚偏氟乙烯—六氟丙烯基聚合物电解质的发展趋势做出了展望。

含有手性BINAP基团的共轭微孔聚合材料应用于喹啉高效不对称氢化反应（英文）

喹啉不对称氢化反应是不对称氢化研究的重点之一.其氢化产物四氢喹啉不仅是重要的有机合成中间体,同时也是自然界中生物碱的结构单元和生物活性化合物.周永贵研究组首次报道了手性(R)-MeO-Biphep/Ir体系成功用于喹啉的不对称催化,取得了非常好的反应结果.随后他们对喹啉底物进行了拓展,包括拥有特殊取代基的喹啉衍生物,均取得了良好的反应结果.后来多个研究组对该反应进行了深入研究并开发出了多个不同手性膦配体的Ir催化体系.虽然喹啉不对称氢化反应取得了很大的发展,但是该均相反应体系只能在高的反应催化剂用量下才能实现好的结果.进一步研究发现手性配体与金属Ir络合后形成反应活性物种,但后者可发生二聚或三聚,生成的产物是不具有催化活性的,从而导致了反应体系需要高的催化剂的用量.为此人们做了大量研究.范青华研究组通过对BINAP基团上嫁接大空间位阻的枝状分子合成了一系列新的手性BINAP配体,在与Ir络合后,表现出远高于均相催化剂的反应活性,且可循环利用.在该体系中,大位阻的枝状分子起到了阻隔活性物种二聚、三聚的作用,因而提高了反应活性.后来周永贵研究组也尝试通过改变有机配体的方法来实现高的反应活性.他们选择改变手性双膦配体上P原子所连接有机配体的空间位阻来实现对活性物种多聚的控制.实验同样取得了很好的反应效果.对于均相反应体系,我们只能通过这种改变有机配体空间位阻的方式来降低活性物种多聚的可能性,那么如何彻底阻止这种多聚呢?非均相体系给我们提供了很好的研究思路,但如何将非均相体系引入到喹啉不对称氢化反应体系当中成为了难点.共轭微孔聚合物(CMPs)的发展使得手性催化体系很容易从均相转变到非均相.这种材料具有较高的比表面积和固定的开放孔道结构,可应用于非均相催化中.且制备相对容易.我们可以将手性双膦配体作为材料制备配体嫁接到CMPs材料当中.在这种材料当中,手性配体会以有序、空间分离的方式分布,在与Ir配合后应用于喹啉不对称氢化反应中,从而从根本上避免了活性物种多聚的可能因此反应活性提高.我们曾首次成功合成了一系列含有手性(R)-Binap基团的共轭微孔聚合材料-BINAP-CMPs,并将其用于β-酮酸酯的不对称氢化反应当中,取得了很好的催化效果.手性BINAP基团均匀、有序地分散于该材料中.我们尝试利用BINAP-CMPs固有的空间隔离效应,将其应用于喹啉的不对称氢化反应中,结果表明,在相同条件下,非均相BINAP-CMPs/Ir催化体系的TOF值是340 h–1,是均相BINAP/Ir体系(100 h–1)3倍,反应的对映体选择性与均相相当;另外该催化体系多循环利用次后仍可以保持高的反应活性.我们还发现材料结构性质对反应结果的影响很大,材料的比表面积和孔容更大反应结果更好.

基于自聚微孔聚合物的共混膜在气体分离应用的研究

随着工业发展的需求,膜分离技术在气体分离领域具有广阔的应用前景。在众多膜材料制备方法中,共混是膜材料制备中最简单省时的方法之一。自聚微孔聚合物(PIMs)是一类具有高自由体积和高比表面积的微孔材料,由于其良好的化学稳定和热稳定性等特点在气体分离膜材料的研究中受到广泛关注,其气体分离性能可以通过共混的方法改善。本文概述了基于自聚微孔聚合物(PIMs)制备的共混膜在气体分离应用中的最新研究进展,并对共混膜材料的发展进行展望。

聚合物涂层对混凝土碳化的影响及作用机理

为了提升混凝土的抗碳化性能,在混凝土表面涂覆了一层聚合物防护材料.通过碳化试验,并采用热分析仪、图像分析技术及压汞法,对比研究了聚合物涂层涂覆后混凝土碳化性能的变化,分析了涂层材料的使用引起水泥石水化程度、表面微裂纹及毛细孔结构改变对碳化反应的影响.实验结果表明,涂覆聚合物涂层的混凝土试件7d碳化深度与基准组相比降低了20%.涂层材料的使用增加了水泥石中C-S-H凝胶及Ca(OH)2可碳化物质的量,但降低了单位时间内可碳化物质消耗量与生成总量的比值,从化学层面延缓了水泥石的碳化.聚合物涂层抑制水泥石表面裂缝的产生,减少大于100nm毛细孔数量并降低总体孔隙率,使水泥石抵御CO2气体侵入的能力提升,增强了水泥石的抗碳化能力.

聚丙烯微孔膜表面的仿生修饰与酶固定化

较系统地研究了聚丙烯微孔膜表面的仿生修饰,分别将含糖聚合物、聚类磷脂和聚肽接枝到膜材料表面,并用于吸附固定脂肪酶。研究发现,仿生修饰显著改善了膜表面的血液相容性, 经聚肽和聚类磷脂修饰的聚丙烯微孔膜表面能明显提高固定化脂肪酶的活性保留率。

自聚微孔聚合物低温碳捕集性能研究

膜法CO_(2)捕集是解决当今世界碳排放的一个重要方法,低温膜分离是近年来兴起的一种高效CO_(2)分离技术.本研究结合了自聚微孔聚合物高CO_(2)透过率和低温下聚合物膜材料高CO_(2)/N_(2)选择性的特点来同时获得高CO_(2)透过率以及CO_(2)/N_(2)选择性的聚合物膜材料.首次探讨了高比表面自聚微孔聚合物PTMSP以及PIM-1在低温下CO_(2)透过率以及CO_(2)/N_(2)的选择性之间的关系和内在影响因素.其中,PTMSP表现出CO_(2)的透过率和CO_(2)/N_(2)的选择性随温度降低而同时增加.在-30℃时,PTMSP的CO_(2)的透过率为25492 Barrer,CO_(2)/N_(2)的选择性为34,分离性能远超过最新的2019年上限.同时对其CO_(2)/N_(2)(体积比15/85)混合气的低温(-30℃)研究表明,混合气中CO_(2)的渗透率在20000 Barrer以上,CO_(2)/N_(2)选择性约为32,是到目前为止最优秀的碳捕集膜材料之一.以上研究显示了PIM材料在低温下具有良好的碳捕集应用潜力.

羧基化聚(苯乙烯-丙烯酸)微球的研究

该文采用种子乳液聚合法制备羧基化的聚(苯乙烯-丙烯酸)微球,通过红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及热重分析(TG)等探讨了聚合物微球的结构及性能。结果表明,所得聚合物微球交联度较低,表面富含羧基官能团,分散性较好,粒径约为230 nm,为后续纳米核壳结构粒子的构筑提供了很好的模板材料。

大比表面积羧基化聚苯乙烯微球的制备及表征

为了获得羧基化的聚合物微球,利用改进的二步溶胀法,以无皂乳液聚合制备的聚苯乙烯种子微球溶胀羧基功能单体和交联剂,制备羧基化改性聚苯乙烯微球,研究羧基单体种类、种子球添加量对微球的影响,确定了最佳的聚合反应条件,并采用XPS和扫描电子显微镜表征了聚合物结构和微球的形貌。结果表明:以苯乙烯-二乙烯苯-甲基丙烯酸为原料聚合得聚合物微球形貌不规整,且颗粒大小不一,原因推测为甲基丙烯酸亲水性强,不易与二乙烯基苯及聚苯乙烯种子微球互溶,造成不能完全共聚;以苯乙烯-二乙烯苯-丙烯酸叔丁酯为原料进行聚合能得到形貌良好,比表面积大的微球颗粒,力学性能适中;在聚苯乙烯种子微球质量∶BA质量∶DVB质量=1.5∶10∶8时,得到了形貌较好、比表面积达到9.312 m2/g的丙烯酸叔丁酯改性聚苯乙烯微球。

含氟聚合物杂化电解质膜的结构分析

采用熔融辊压法和溶液浇铸 -浸渍法 ,制备了结构与性能不同的含液体电解质的聚偏氟乙烯 -六氟丙烯共聚物基杂化电解质 ,并考察了制膜方法对产物结构与性能的影响 .两种成膜法所制样品 ,在液体电解液的质量分数为 72 .5%时 ,室温电导率均超过 1× 1 0 - 3 S/cm,且电导率的差别与相应的结构有关 . XRD、SEM和 DSC的研究结果表明 :溶液浇铸 -浸渍法制备的样品中 ,聚合物基材呈微孔状 ,电解液对聚合物基材的结构改变较小 ,而熔融法所制样品中液体电解液对聚合物基材的结构改变较大 .恒温热重分析结果证明 ,熔融法制备的样品保液性能优于溶液浇铸 -浸渍法的样品 .