基于PVDF-HFP微孔膜与玻纤机织物的锂离子电池复合隔膜

以玻璃纤维机织物为中间层,聚偏氟乙烯六氟丙烯(PVDF-HFP)微孔膜为上下层,制备三明治结构的锂离子电池复合隔膜,对其干态与湿态下的力学性能、电解液亲和性、热稳定性及电化学性能等进行测试,并与商品化锂离子电池隔膜Celgard 2400进行对比。结果表明,三明治结构的锂离子电池复合隔膜具有更好的力学性能、电解液亲和性、热稳定性及电化学性能。

纳米TiO_2/PVDF-HFP微孔膜的制备与性能

采用溶剂挥发法并以N,N二甲基甲酰胺为溶剂制备出聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)/二氧化钛(TiO_2)聚合物微孔膜。通过对微孔膜的红外光谱、吸液率、力学性能及热重性能的测试分析,结果表明TiO_2含量为15%的微孔膜的吸液率为190%,拉力为46 N,断裂延伸率为130%,分解温度为250℃。可以满足锂离子电池的商业使用要求,具有广阔的应用前景。

ZIF-8改性自具微孔聚合物膜的制备及其对CO_(2)的分离性能

为了提高自具微孔聚合物(PIMs)膜对CO_(2)的分离效果,对PIM-1膜进行功能化改性。首先,将PIM-1膜通过水解、置换等作用引入Zn2+离子,再将改性后的PIM-1膜浸泡在2-甲基咪唑的甲醇溶液中,于室温下在膜表面生长类沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8)选择层,经过硅橡胶填补后得到无缺陷ZIF-8改性PIM-1膜(pZIF-8@PIM-1),并对其性能和结构进行测试和表征。结果表明:在离子改性后的PIM-1膜表面成功生长了厚度约0.8μm的ZIF-8选择层,晶体尺寸大小均匀,粒径直径在200 nm左右;与PIM-1纯膜相比,由于多价金属离子交联及ZIF-8选择层的存在,pZIF-8@PIM-1的CO_(2)扩散系数明显下降,CO_(2)/N2扩散选择性有所上升,由0.89提升到1.01;ZIF-8中含氮有机杂环与CO_(2)之间的Lewis酸碱作用及2-甲基咪唑环上静电势对CO_(2)的亲和作用,使得pZIF-8@PIM-1的CO_(2)溶解度系数上升,且CO_(2)/N2溶解选择性也得到提升,由18.56提升到20.31;改性后的PIM-1膜CO_(2)/N2扩散选择性及CO_(2)/N2溶解度选择性的双重提升共同促进了CO_(2)/N2分离系数的提升,由原膜的16.57增加到20.43,具有良好的CO_(2)分离性能。

偕胺肟基接枝聚酰胺微孔膜吸附材料的制备及其盐湖水提铀性能研究

以聚酰胺微孔膜为基材,通过自由基引发将丙烯腈接枝于膜表面,并用盐酸羟胺肟化得到偕胺肟基接枝聚酰胺微孔膜吸附材料(PA-AO),该膜吸附材料结合了膜分离处理量大和吸附分离选择性高的优点。研究结果表明,在纯水体系中,当pH=6.0,铀初始浓度为1.0mmol·L^(-1),303K条件下,PA-AO对UO_(2)^(2+)的平衡吸附量可达0.47mmol·g^(-1)。吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学方程,盐湖水中存在的阴离子以及阳离子对铀吸附的影响很小,PA-AO对铀表现出较高的吸附选择性。使用1.0mol·L^(-1)的Na2CO3和0.1mol L-1的H_(2)O_(2)的混合溶液可将铀从PA-AO上解吸下来,解吸率达到90.2%,且重复利用性能较好。连续吸附实验表明,当铀的初始进料浓度为0.05mmol·L^(-l),流速为4.0mL·min^(-1)时,PA-AO的处理能力达到275.02L·m^(-2),对铀的回收率达到90%以上。将PA-AO用于提取1L模拟盐湖水中的铀,铀的提取量达到了235.59μg,提取率达81.0%,这表明PA-AO可用于盐湖水中铀的高效提取。

凝固浴对湿法制备聚氨酯微孔膜结构和性能的影响

为了探讨厚度方向上呈非对称异质结构聚氨酯(PU)微孔膜的成型条件和性能表现,采用湿法成膜方法制备了PU微孔膜,通过改变凝固浴组分及配比,观察分析其对微孔膜微观结构的影响,探讨微孔结构对薄膜透气性、吸湿率、孔隙率、力学性能的影响机制。结果表明:在水系凝固浴中,同时添加钠盐和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)可以塑造微孔膜具备相对致密的“皮膜层”,有利于提高力学性能;仅添加DMF制得的薄膜内部虽无明显孔室,但凹凸起伏的褶皱结构能够形成贯通微细通道,透气性能突出;仅添加钠盐参与凝固的样品,膜体内呈海绵状蜂窝多孔结构,且膜皮层和底层具备尺寸相对较大的明显孔眼结构,因而吸湿率较高;乙醇凝固的样品,呈典型闭孔泡沫结构特征,透气、透湿和力学性能适中。

质子交换膜燃料电池中碳纸微孔层设计的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种极具潜力的电化学装置,具有广泛的应用前景,但有效的水管理方法还需探索。不合适的水负荷会引起各种问题,包括材料的降解和反应物传质受限等,损害电池的长期耐用性。在气体扩散层(GDL)中引入微孔层(MPL)是改善水管理能力和性能的有效方式。本文综述了以碳纸为大孔底物,近年来MPL结构和材料设计方面的研究进展,展望MPL的未来研究方向,对开展提高电池性能的研究具有重要意义。

纵向牵伸工艺对聚四氟乙烯膜微孔形成的影响

聚四氟乙烯(PTFE)膜经双向拉伸制备而成,拉伸工艺及设备对膜微孔的形成影响显著。对比分析了经不同的纵向牵伸方式制得的微孔膜的面密度、透气率及微观结构,结果显示,箱体加热、牵伸辊不加热的方式更有利于制备均匀且结构清晰、原纤化程度高、孔隙丰富的PTFE微孔膜。

微模塑协同浸没凝胶法PVDF高度疏水微孔膜:添加剂的影响

采用微模塑协同浸没凝胶法制备聚偏氟乙烯(PVDF)高度疏水微孔膜,以呈现人工微结构的喷砂加工铝板、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、水分别为制膜基底、溶剂和凝固剂。研究了添加剂对微结构制膜基底协同作用下的相分离行为、膜结构与性能的影响。添加剂加入形成混合溶剂,改变原溶剂与聚合物、非溶剂的相容性,并用Hansen溶解度的理论计算值进行比较,是筛选添加剂的依据。混合溶剂与非溶剂相容性比溶剂与非溶剂相容性好,发生L-L相分离,形成胞腔结构、致密皮层;混合溶剂与非溶剂相容性比溶剂与非溶剂相容性差,发生S-L相分离,形成粒子结构、孔结构;混合溶剂与聚合物相容性比溶剂与聚合物形容性好时,铸膜液体系比较稳定;混合溶剂与聚合物相容性比溶剂与聚合物形容性差时,铸膜液体系易形成预晶核,在慢过程S-L相分离过程中,使粒子结构和孔结构更明显。研究发现,添加剂加入形成的混合溶剂与非溶剂相容性比溶剂与非溶剂相容性好、混合溶剂与聚合物相容性比溶剂与聚合物形容性差时,膜底面的粗糙度最大,疏水性最好。

精密输液器用聚醚砜微滤膜孔径调控研究

本文通过正交实验和成膜工艺调控,采用非溶剂致相分离法制备不同孔径的聚醚砜微孔膜,然后将其加工成过滤器,最后再组装成输液器。系统研究铸膜液组成、环境湿度、空气浴时间、凝固浴的组成以及凝固浴的温度对膜孔径、输液器的输液流速和滤除率影响。实验结果表明:聚醚砜质量分数为12.5%,聚乙烯吡咯烷酮质量分数为5.5%,去离子水质量分数为6%,环境相对湿度为60%~80%,空气浴时间为240 s,凝固浴(二甲基乙酰胺/去离子水混合液)中二甲基乙酰胺质量分数为55%,凝固浴温度为50℃。该实验条件下的输液流速为66 mL/min,滤除率为98.2%,孔径为4.774μm,能实现5μm孔径调控。本研究不仅为医用过滤器用滤膜的孔径调控研究提供了有益参考,而且在临床上有助于提高输注液体纯度,减少并发症的发生。

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。

气调微孔膜包装对鲜切肉苁蓉活性成分及抗氧化活性的影响

以新疆肉苁蓉(Cistanche deserticola Y.C.Ma)为试材,主动气调处理(6%CO_(2)+4%O_(2)+90%N_(2),体积分数)结合不同包装材料PE膜[透氧量为300 cm^(3)/(m^(2)·d)]、微孔膜M_(1)[透氧量为6000 cm^(3)/(m^(2)·d)]、微孔膜M_(2)(透氧量为8000 cm^(3)/(m^(2)·d))对鲜切肉苁蓉在低温(4±0.5)℃贮藏中活性成分变化和抗氧化性的影响。结果表明:贮藏7 d后,采用气调微孔膜(6%CO_(2)+4%O_(2)+90%N_(2)+M_(1))处理组中PPO活性为2.07 U/g、褐变度为0.57 OD_(410)/g,均低于CK组;维生素C、总酚、类黄酮、总多糖、松果菊苷和毛蕊花糖苷含量分别较CK组高13.00%、5.88%、11.24%、14.45%、1.20%、1.47%;DPPH、ABTS+自由基清除率及FRAP值分别较CK组高8.97%、1.99%、11.43%。可见6%CO_(2)+4%O_(2)+90%N_(2)+M_(1)微孔膜处理能显著减缓鲜切肉苁蓉中活性成分的下降(P<0.05),维持其较高的抗氧化能力,减缓衰老程度,较好的保持鲜切肉苁蓉的药食同源性,是一种较好的鲜切肉苁蓉贮藏保鲜方法。

基于RTIPS法的聚醚砜/TiO_(2)-多巴胺复合微孔膜的制备及过滤性能

基于逆热致相分离(RTIPS)工艺制备聚醚砜(PES)微孔膜,探究纳米TiO_(2)和多巴胺对PES微孔膜分离性能的影响。结果显示,80℃凝固浴工艺下得到的微孔膜均呈现100%海绵结构,复合膜表皮最小孔径为300 nm。添加0.5%纳米TiO_(2)的复合膜(MTN-0.5)对亚甲基蓝的去除率最高,为99.1%,流量恢复率95.3%;额外添加1%多巴胺(MTN-0.5/1)的复合膜对牛血清蛋白(BSA)分离率最高,为82.2%,流量恢复率96.6%。改性后复合膜的防污性能得到明显提高。

聚苯乙烯微孔粒子及复合膜的制备与性能研究

本研究制备一种表面羟基化聚苯乙烯微孔粒子-聚乙烯醇(PVA)复合膜.首先采用原子转移自由基聚合(ATRP)合成了聚醋酸乙烯酯-聚苯乙烯二嵌段聚合物(PVAc-b-PS);通过傅-克烷基化反应(Friedel-Crafts alkylation)将聚苯乙烯链中的苯环超交联,制备了超交联微孔粒子(HCPNPs);将HCPNPs表面醇解,得到了表面羟基化的微孔粒子(AHCPNPs);将AHCPNPs、正硅酸乙酯(TEOS)与PVA反应制备PVA复合膜.通过红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)确定PVAc-b-PS合成的成功;通过扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、IR、BET比表面积测试等表征HCPNPs、AHCPNPs和PVA复合膜的结构和性能;结果表明AHCPNPs添加比例为2%时对复合膜的强度增强性能更好,并且不影响PVA复合膜的整体形貌和表面亲水的性质.

芴基微孔聚酰亚胺薄膜的制备和气体分离性能研究

聚酰亚胺的分子链规整性好、链间相互作用力强,但是气体透过偏低,为解决该问题,通过引入芴基致孔基元,利用含芴基结构的9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)、9,9-双(4-氨基-3-氟苯基)芴(FFDA)和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)为单体,制备了一系列自具微孔聚酰亚胺膜(PIM-PI)。结果表明:随着致孔基元比例增加,与无致孔基元的纯膜相比,PIM-PI膜的气体分离性能改善显著。例如6FDA-FFDA/BAPP(8∶2)膜表现出优异的分离性能,CO_(2)渗透率为165.46Barrer和CO_(2)/CH_4选择系数为31.65,相较于纯膜,分别增加7.45倍和1.66倍。引入芴基致孔基元的微孔聚酰亚胺膜显著地提高了气体渗透率。

新型PTFE熔融喷冲纤维微孔膜滤料制备及除尘机理研究

针对金属矿山粉尘治理常用的覆膜滤料清灰效果不佳及微细粉尘超低排放的的问题,研制了PTFE滤材浸染熔融改性法制备出适应范围广、低阻高效的熔融喷冲纤维微孔膜,采用PTFE熔融喷冲纤维微孔膜滤料制作工艺与FE-SEM纤维结构重组CFD-DEM耦合数值模拟仿真技术方法相结合的方式,分析该微孔膜滤料的制备工艺、过滤特征及除尘附着特性.结果表明:通过加压浸染及加热烘烤处理制作的纤维微孔膜滤料,药剂在PTFE喷丝骨架上生长出细丝绒毛结构,增大了滤料的填充率SVF和超微细粉尘的过滤效率,特别第三组配方的滤料,对微细粉尘(d≤10μm以下)颗粒物除尘效率由原来的95.5%提高到99.3%;数值模拟进一步验证了该滤料的物理特性,并结合FE-SEM微观附着粉尘状态分布,分析该新型滤料的微观除尘表现及粉尘附着状态分布.

聚乙烯/聚丙烯双层微孔膜制备的热处理工艺研究

隔膜是影响电池安全性能和保证电池稳定运行和循环安全的关键材料之一,隔膜技术发展和产品质量成为电动汽车发展和推广的最主要瓶颈。本文通过研究热处理温度和时间对流延膜性能的影响,为三层微孔膜的制备提供可参考的实验数据。实验结果显示初始流延膜具有一定的硬弹性,已形成一定的有序平行排列片晶。随着热处理时间增加,PP、PE层的分子取向都得到了提升,片晶规整度得到提高;在热处理2 h时,两层热处理膜的综合性能达到最佳。进一步增加热处理时间,PE层的片晶规整度下降,导致两层热处理的弹性回复率轻微下降,对应的拉伸后微孔膜性能也有所下降。

L-乳酸修饰自具微孔聚合物膜的制备及应用

用L-乳酸与5,5’,6,6’-四羟基-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺旋双茚满、四氟对苯二腈共同反应生成L-乳酸修饰自具微孔聚合物,并将其制备成膜。探究L-乳酸修饰自具微孔聚合物膜对酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸对映体的手性选择性渗透行为,并与未修饰自具微孔聚合物膜进行对比。实验结果表明,未修饰自具微孔聚合物膜不能手性选择性渗透酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸对映体;而L-乳酸修饰自具微孔聚合物膜可以手性选择性渗透酪氨酸对映体。最后,采用对接模拟方法对L-乳酸修饰自具微孔聚合物与色氨酸对映体的相互作用进行研究。

果蔬微孔包装膜开孔模型的建立与验证

目的建立一种能够有效控制果蔬气调包装袋内气体浓度的微孔膜开孔模型,以便有效延长果蔬保质期。方法通过分析气体在薄膜微孔中的透气机理,并结合原膜透气机理和果蔬自身呼吸速率,建立薄膜开孔模型。以樱桃为包装对象,通过对比包装容器内实测气体浓度与预测气体浓度,判别开孔模型的准确性。结果开孔模型3-1设计的包装方案,其内部实测氧气浓度与预测氧气浓度最吻合;模型1-1与模型1-2计算的开孔方案其孔径达到毫米级,开孔数量达到100,不适合用于薄膜开孔。模型3-2、模型2-1和模型2-2设计的包装方案,其内部实测气体浓度与预测气体浓度不一致。结论微孔直径大小会直接影响气体分子在微孔中的扩散形式和开孔模型的准确性。当微孔直径在100μm时,利用Fick定律和Kundsen定律的扩散系数Dk构建的数学模型能够准确地控制包装袋内的O_(2)浓度与CO_(2)浓度,依据该模型制作的微孔气调包装袋能够有效延长樱桃的保质期。

聚四氟乙烯微孔膜长效亲水涂层的制备方法

为改善聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜表面的润湿性,通过负压装置将聚乙烯亚胺(PEI)与5-(氯甲基)-2-羟基苯甲醛(5-CMSA)引入PTFE,PEI上的胺基与5-CMSA的活性氯甲基发生N-取代反应、N-季铵化反应,与醛基缩合反应生成席夫碱,形成交联的中间粘附物,在PTFE原纤上引入亲水性氨基、羟基基团。在通过表面的活性基团与3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)的开环反应,硅烷的水解、硅羟基的缩合,在PTFE表面形成一层包覆的纳米颗粒矿化层,赋予其亲水涂层优异的化学耐受性,提升长期在恶劣的水质下运行能力。

拉莫三嗪微孔膜缓释片的缓释骨架材料种类及包衣膜的处方优化

目的筛选拉莫三嗪微孔膜缓释片的缓释骨架材料,考察拉莫三嗪微孔膜缓释片包衣膜Eudragit RS 30D:Eudragit RL 30D不同比例对药物释放的影响。方法采用粉末直接压片及薄膜包衣技术制备拉莫三嗪微孔膜包衣片,固定拉莫三嗪其他组分,考察不同黏度HPMC K100 LV CR、HPMC K4M CR、HPMC K15M CR对拉莫三嗪微孔膜缓释片的影响,并用HPLC测定各样品浓度的峰面积,求算药物的累积释放百分率;固定包衣增重及致孔剂的量,考察Eudragit RS 30D∶Eudragit RL 30D为1∶1、2∶1、3∶1、5∶1四种比例对药物释放的影响。结果拉莫三嗪微孔膜缓释片缓释骨架材料选择HPMC K100 LV CR累积释放百分率相对较大;Eudragit RL 30D的用量越大,药物释放越快。结论拉莫三嗪微孔膜缓释片缓释骨架材料HPMC黏度越大,则其水化速率越大,制剂表面越易形成凝胶层,从而更有效控制难溶性药物的释放。Eudragit RL 30D和Eudragit RS 30D均不溶于水和消化液,但能在水中溶胀,相近的化学结构和特性,使两者可以任意比例混合,从而调整其混合物的渗透性,获得满意的释药速率和机械强度的包衣膜。