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)/N_(2)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)/N_(2)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)/N_(2)扩散选择性及CO_(2)/N_(2)溶解度选择性的双重提升共同促进了CO_(2)/N_(2)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。

基于改性逆向热致相分离法聚砜微孔膜的制备与性能

针对逆向热致相分离法(RTIPS)制备聚砜(PSF)微孔膜成膜体系稳定性较差的问题,首先对亲水性的端羟基型超支化聚酯(HBPE)进行封端,然后以PSF为膜材料,通过添加亲水剂封端HBPE构建四元低临界共溶温度(LCST)成膜体系PSF/HBPE/N,N-二甲基乙酰胺/聚乙二醇400,采用改性逆向热致相分离法(m-RTIPS)一步制备了亲水性PSF微孔膜。对封端HBPE进行了结构分析和分子量测试,分析了HBPE的封端率对四元成膜体系浊点和黏度的影响,研究了HBPE的封端率对PSF微孔膜的形貌、渗透性、亲水性、抗污染性和力学性能的影响。结果表明,成功对HBPE进行了封端,封端后HBPE的分子量增加;成膜体系的浊点和黏度随HBPE封端率的升高而增大,但黏度上升的幅度较小;3种添加不同封端率HBPE的PSF微孔膜的纯水通量、截留率、亲水性和力学性能都优于纯PSF微孔膜;随HBPE封端率的增加,膜的纯水通量下降,但截留率差别很小。当HBPE封端率为30%时,PSF膜纯水通量恢复率达88%,抗污染性最佳。添加不同封端率HBPE都可制得表面多孔的膜,当HBPE封端率为50%时,PSF膜具有全双连续结构的形貌,其拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率分别为4.86,143.92 MPa和22.68%,综合力学性能优异。

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。

膜蒸馏用聚偏氟乙烯微孔膜的结构控制——Ⅰ.铸膜液中溶胀剂对膜形态结构的影响

本文采用相转换法制备了聚偏氟乙烯不对称微孔膜。铸膜液为聚合物、溶剂、添加剂和溶胀剂组成的四元体系。溶胀剂为丙酮。采用电子扫描显微镜(SEM)研完了铸膜液组成和挥发时间对膜形态结构的影响。实验结果表明,溶胀剂对膜形态结构有着显著的影响。适当控制制膜条件,可得到海绵状结构和兼有海绵状和指状结构的聚偏氟乙烯膜。

相转化法制备超滤和微滤膜的孔结构控制

综述了近期关于超滤和微滤膜孔结构控制的一些研究工作。介绍了相转化法制备聚合物膜过程中可能发生的液-液分相、固-液分相、凝胶化等相转变过程,并依此解析了超滤和微滤膜中常见的结构形态。最后从热力学与动力学两方面探讨了对超滤和微滤膜孔结构进行控制的方法。

热诱导相分离法制备亲水性乙烯-丙烯酸共聚物微孔膜

选择 3种不同丙烯酸含量的乙烯 丙烯酸共聚物 (EAA)为原材料 ,二苯醚 (DPE)为稀释剂 ,采用热诱导相分离法 (TIPS)制备了亲水性高分子微孔膜 .接触角实验证明 ,EAA为亲水性高分子材料 .利用熔点仪根据浊度的变化测绘出 3种不同EAA/DPE体系的双结点线以及通过DSC得出相应 3体系的结晶温度曲线 .实验结果还表明 ,随着乙烯 丙烯酸共聚物中丙烯酸含量的增加 ,结晶温度曲线向低温方向移动 ,相对应的膜孔直径也增加 .此外 ,随着EAA DPE体系中EAA初始浓度的逐渐增加 ,膜孔直径逐渐变小 ,当体系中EAA初始浓度高于 5 0 %时 。

膜蒸馏用聚偏氟乙烯微孔膜的结构控制 Ⅲ.制膜条件的选择和膜蒸馏性能

为了提高聚偏氟乙烯微孔膜的膜蒸馏通量,本文对制膜条件进行了综合控制,在铸膜液中加入了丙酮溶胀剂,并采用乙醇水溶液作凝固浴。研究了挥发时间和凝固浴中乙醇含量对膜形态结构的影响。比较了由不同制膜条件制得的膜的膜蒸馏性能。结果表明,适当选择制膜条件,能得到膜蒸馏性能优良的膜。其截留率近于100%。在暖侧温度为55℃、冷侧温度为25℃时,膜的膜蒸馏通量可达22.5 kg/(m^2·h),已接近反渗透膜的水平。

聚偏氟乙烯微孔膜的改性和应用研究进展

简要介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的制备原理、平板式和中空纤维式两类膜的制备方法,及其改性研究的最新进展和应用现状,并展望其研究与应用的发展趋势。

碳氟基团修饰的疏水微孔二氧化硅膜的制备与表征

采用三氟丙基三乙氧基硅烷(TFPTES)和正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了三氟丙基修饰的SiO2膜材料.利用扫描电镜、N2吸附、红外光谱仪以及视频光学接触角测量仪对膜的断面形貌、孔结构以及疏水性能进行了表征.结果表明,随着三氟丙基三乙氧基硅烷加入量的增大,膜的疏水性逐渐增强,膜的孔结构基本保持不变.当TFPTES/TEOS的物质的量之比达到0.6时,膜对水的接触角达到111.6°±0.5°,膜材料仍保持良好的微孔结构,其孔体积为0.19cm3·g-1,孔径为0.97nm.氢气在修饰后SiO2膜中的输运遵循微孔扩散机理,200℃时膜材料的H2渗透率达到1.18×10-7mol·m-2·Pa-1·s-1,H2/CO2的分离系数达到7.0.

聚偏氟乙烯微孔膜的亲水化改性及功能化研究进展

聚偏氯乙烯(PVDF)微孔膜的亲水化改性方法有物理共混、化学共聚、表面涂覆、表面化学处理、表面接枝等几种。其中物理共混和表面涂覆法比较成熟且已获得应用,而PVDF微孔膜的表面化学处理、等离子体或光引发改性技术以及环境敏感性等将成为PVDF微孔膜的改性和功能化研究的主要方向。

聚醚砜微孔膜的疏水改性及其在膜蒸馏中的应用

以全氟正已烷为等离子体源对聚醚砜微孔膜进行表面疏水改性,X光电子能谱(XPS)分析结果证实了全氟正己烷在膜表面的存在,膜表面氟含量最高达到49%。改性后的膜疏水性显著提高,水接触角从92°提高到123°。扫描电镜结果显示改性膜的表面被一薄层覆盖,但膜的本体结构无明显变化。将改性后的膜用于真空膜蒸馏淡化模拟海水的试验中,结果表明在雷诺数较小的情况下,改性膜的脱盐率达99．99%,通量迭4530ml/(m^2·h)。

聚乙二醇对聚醚砜微孔膜致孔作用的研究

以聚醚砜聚乙二醇溶剂为铸膜液体系、采用干湿相转化法制备微孔滤膜,研究了各种制膜条件对膜孔径结构的影响.实验发现聚乙二醇在体系中起到分散稳定的作用,只有到浓度大于70%时,才会对铸膜液的粘度产生明显影响,聚合物在铸膜液中的溶解状态也随之改变,进而影响膜的结构.不同溶剂NMP、DMF、DMAc、DMSO等极性溶剂或固体溶剂己内酰胺均可制得开孔率较高的微孔膜,但对膜的结构和性能影响差别不大.在本研究体系中,膜的结构取决于聚乙二醇、溶剂的浓度比例关系.