一步法合成聚醚酰胺嵌段共聚物及其抗静电性能研究

采用一步法合成了由聚乙二醇(PEG)链段和聚酰胺6(PA6)链段组成的聚醚酰胺嵌段共聚物,用红外光谱和核磁共振波谱等手段确证了它的化学结构。随着合成配方中己内酰胺用量的减少,聚醚酰胺嵌段共聚物相对分子质量下降,PA6链段变短。合成的聚醚酰胺嵌段共聚物具有微相分离结构,表面电阻率随着其中PEG链段含量的增加而下降。将合成的聚醚酰胺嵌段共聚物以10%的质量分数添加到ABS塑料中,其表面电阻率由10^14Ω量级下降到10^11Ω量级,拉伸强度变化不大,断裂伸长率有所下降。

嵌段型聚醚聚酰胺耐久亲水整理剂的应用研究

以尼龙66盐、己二酸和聚醚胺为原料,经两步熔融缩聚制备嵌段型聚醚聚酰胺耐久亲水整理剂EDP,并将其应用于锦纶织物的亲水整理。研究整理剂EDP用量、焙烘温度和焙烘时间对织物亲水性和耐水洗性能的影响,优化整理工艺条件,测定整理后锦纶织物的性能。研究结果表明:当整理剂用量为40g/L,烘焙温度为170℃,烘焙时间为50s时可获得最佳整理效果,整理后织物的毛细效应高度为3.4cm,5次水洗后毛效保留率可达82.5%。相比于市售的国外锦纶专用亲水整理剂和国内亲水氨基硅油类整理剂,经整理剂EDP整理的锦纶织物具有更为优异的亲水性和耐水洗性能。

用于C_(3)H_(6)/N_(2)分离的PDA@PEBA2533膜的制备

为回收聚丙烯制备尾气中的丙烯,采用本实验室独创的浸渍-旋转法在聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA2533)膜表面沉积聚多巴胺(PDA)膜层制备出对C3H6具有更强亲和性的PDA@PEBA2533膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对PDA颗粒和膜进行表征。考察了PDA沉积时间对膜形貌、结构以及分离性能的影响,也考察了温度和压力等操作条件对膜分离性能的影响。探索了PDA@PEBA2533膜对不同C3H6浓度的C_(3)H_(6)/N_(2)混合气的分离效果以及膜的长时间分离稳定性。结果表明,沉积PDA于PEBA2533膜表面有效提高了膜的分离性能。当沉积时间不小于24h时,可得到连续的PDA膜层,随沉积时间的增加,膜层逐渐增厚,气体渗透速率先增大后减小,选择性持续上升,沉积24h所制备的膜分离性能最佳。增大操作温度和压力,膜对C3H6和N2的渗透速率均增大,C_(3)H_(6)/N_(2)选择性则降低。增大混合气中C3H6浓度,膜对C3H6的渗透速率和选择性均呈现先上升后下降的趋势。在所制备的分离性能最好的PDA@PEBA2533膜上,0.2MPa时,对C3H6体积分数为20%的混合气,温度从0℃提高到50℃,C3H6渗透速率从8.25GPU增加到71.42GPU,C_(3)H_(6)/N_(2)选择性从22.92降低至10.14。在130h的气体分离实验中,该膜表现出良好的稳定性。该膜与其他分离C_(3)H_(6)/N_(2)混合气膜相比具有一定的优势。

基于二维蛭石纳米片混合基质膜分离CO_(2)/CH_(4)性能研究

本研究以聚醚-聚酰胺嵌段共聚物(Pebax)为高分子膜基质,二维蛭石纳米片(VMT)为填充剂,制备不同填充量的混合基质膜(Pebax-VMT MMMs)。利用蛭石纳米片的结构以及其在混合基质膜内的排列方式,为CO_(2)构筑传输通道,同时提高膜对CO_(2)/CH_(4)的分离性能。通过对Pebax-VMT MMMs的表征和气体分离特性进行研究,结果表明,填充VMT后混合基质膜在CO_(2)/CH_(4)体系中的分离效果明显增强。当VMT填充量为5 wt%时,Pebax-VMT MMMs表现出了最优的CO_(2)分离性能,CO_(2)的渗透量为489.31 Barrer, CO_(2)/CH_(4)的选择性为39.96,与纯Pebax膜相比,CO_(2)渗透量增加98.3%,同时CO_(2)/CH_(4)的选择性增加84.2%。

渗透汽化-结晶耦合分离稀溶液中的香兰素

以聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA2533)为膜材料,采用干法相转化法制备性能优异的高分子膜,用于渗透汽化-结晶耦合(PVCC)分离系统中回收稀水溶液中的香兰素。采用扫描电子显微镜(SEM)对PEBA2533膜的形貌进行表征。考察原料液浓度、温度对膜渗透汽化性能的影响。结果表明:随着溶液浓度的增加,PEBA2533膜溶胀性能增加,说明PEBA2533能够优先吸附香兰素;随原料液浓度增加,香兰素渗透通量增加,分离因子略微下降;原料液温度增加,香兰素渗透通量和分离因子都增加;并通过Arrhenius方程计算得到香兰素比水对温度更加敏感。PVCC系统中控制一级冷凝器温度为2℃时,一级冷凝器中结晶态香兰素通量为39.52 g·m^(-2)·h^(-1),纯度在99%以上。

用于CO2/N2分离的氧化石墨烯量子点混合基质膜的制备及性能研究

将氧化石墨烯量子点(GOQDs)引入聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA),通过溶剂挥发法制备了具有良好分散性能和界面结合性能的PEBA/GOQDs混合基质膜,研究了GOQDs添加量对混合基质膜理化性质及气体渗透性能的影响。结果表明:GOQDs可均匀分散在PEBA聚合物基质中,提高了混合基质膜的力学性能;GOQDs含有大量的羟基和羧基,亲和能力强,对CO2有强吸附作用,显著提高了混合基质膜的CO2/N2渗透性能。当GOQDs添加量为3%(质量分数)时,PEBA/GOQDs混合基质膜的CO2渗透系数为184.32Barrer,CO2/N2选择性达到了63.56,与纯PEBA膜相比分别提高了241%和253%。

双金属沸石咪唑酸酯骨架基混合基质膜的制备及CO_(2)/N_(2)分离性能研究

以Cu^(2+)、Zn^(2+)为配位金属,合成了双金属沸石咪唑酸酯骨架纳米粒子Cu-Zn-ZIF。将其与聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA2533)共混,制备了混合基质膜PEBA/Cu-Zn-ZIF,用于CO_(2)/N_(2)分离。实验结果表明,随Cu-Zn-ZIF纳米粒子的加入,混合基质膜的CO_(2)渗透性能大幅增加,而CO_(2)/N_(2)选择性则先增加后降低。当Cu-Zn-ZIF添加量为15%时,混合基质膜的CO_(2)渗透性能达到320Barrer,CO_(2)/N_(2)选择性能达到47,比相同添加量下的PEBA/ZIF-8混合基质膜分别提高了36%和38%,接近Robeson分离上限。

埃洛石纳米管结构改性后用于Pebax基质中强化气体分离

基于埃洛石纳米管(HNTs)内外层结构化学性质不同,使用硫酸(H_(2)SO_(4))、盐酸(HCl)对埃洛石进行选择性刻蚀,得到了两种纳米多孔埃洛石,即S-HNTs和H-HNTs。将这两种纳米多孔埃洛石引入Pebax MH 1657(Pebax)基质中制备混合基质膜(MMMs)。纯CO_(2)、CH_(4)气体渗透结果表明,在S-HNTs和H-HNTs填充量分别为6%(质量分数)和8%(质量分数)时,Pebax-S-HNTs MMMs和Pebax-H-HNTs MMMs性能达到最优,与纯Pebax膜相比,CO_(2)渗透系数分别增加了97.8%和125.3%,CO_(2)/CH_(4)的理想分离因子分别增加了69.7%和40.0%。气体分离性能的改善主要是由于HNTs的刻蚀扩孔成功以及微/介孔分级多孔结构的存在。这是因为,首先,对HNTs内[AlO 6]八面体进行选择性刻蚀导致管腔尺寸增加,提高了气体渗透;其次,微/介孔分级多孔结构的存在为气体扩散提供了多种传递路径,曲折路径的存在促进了气体选择性的提高。