无机添加剂对磺化杂环共聚醚砜复合膜性能的影响

以磺化联苯型杂萘联苯共聚醚砜(SPPBES)为涂层材料,分别加入LiCl、NaCl、KCl作为无机添加剂配制浸涂稀溶液,在联苯型杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)超滤底膜上,采用涂覆方法制备磺化杂萘联苯共聚醚砜复合纳滤膜(SPPBES-LiCl、SPPBESNaCl和SPPBES-KCl)。考察了无机添加剂对复合膜的分离性能的影响,复合膜对不同无机盐的脱盐率顺序均为Na_2SO_4>NaCl>Mg SO_4>MgCl_2,表现出荷负电纳滤膜的分离特征,以LiCl为添加剂所制备的SPPBES-LiCl复合纳滤膜的脱盐率最高,通量最小。研究了复合膜的耐热性能和耐氧化性能,当操作温度从20℃升至95℃时,SPPBES-LiCl复合膜的通量由46 L·m^(-2)·h^(-1)增加到130 L·m^(-2)·h^(-1),而脱除率下降约3%,相比于SPPBES-NaCl和SPPBES-KCl,SPPBES-LiCl复合膜分离性能随操作温度升高变化最小。在0.2 g·L^(-1)的NaCl O溶液中浸泡8 d,SPPBES-LiCl复合膜通量增大2%左右,而SPPBES-NaCl与SPPBES-KCl的通量增幅小于8%;相比于SPPBES-NaCl和SPPBES-KCl膜,SPPBES-LiCl复合膜具有更好的耐氧化稳定性。此外,3种磺化杂萘联苯共聚醚砜复合纳滤膜均表现出了较好的耐酸碱稳定性。

添加剂对PPBES中空纤维超滤膜结构和性能的影响

以杂萘联苯共聚醚砜为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺作为制膜溶剂,采用干-湿纺丝工艺制备中空纤维超滤膜,分别考察不同添加剂对膜结构和性能的影响。结果表明,以聚乙烯吡咯烷酮作为添加剂时,随着添加剂含量的增加,膜的水通量逐渐下降,而截留率变化不大;以丁酮、丙酸以及丙醇作为添加剂时,随着添加剂含量的增加,膜的水通量和截留率的变化趋势不尽一致,膜的断面结构基本上是由指状孔结构向海绵状孔结构转变,但也各有差别。从添加剂和溶剂的分子与分子链的相互作用的行为及体系动力学和热力学状态的变化,对膜结构和性能的影响作了分析和解释。

季铵化杂萘联苯聚芳醚酮酮离子交换膜制备与性能

离子交换膜是全钒氧化还原液流电池的主要部件之一,其选择性和稳定性在一定程度上决定了电池的寿命,而目前大多数离子交换膜存在选择性或稳定性欠佳的状况.为了制备全钒氧化还原液流电池用高选择性离子交换膜,本文将不同溴甲基含量(0.75～0.99,平均每摩尔重复结构单元含有溴甲基的摩尔数)的含溴甲基杂萘联苯聚醚酮酮(BPPEKK)通过溶液浇铸法制备基膜,之后在三甲胺水溶液中进行胺化得到季铵化杂萘联苯聚醚酮酮阴离子交换膜(QBPPEKK).测试了QBPPEKK的离子交换容量、吸水率、溶胀率、钒渗透系数和面电阻.随着BPPEKK溴甲基含量的增加,所得QBPPEKK膜的离子交换容量和含水率增加,而其面电阻和钒离子质量传递系数降低.将QBPPEKK膜组装于全钒氧化还原液流电池中,电池的电压效率(VE)和能量效率(EE)随着QBPPEKK膜离子交换容量的增加而上升;当BPPEKK的取代度为0.99时,所制得的阴离子交换膜为QBPPEKK90膜,由其组装成电池的EE为87.7%(电流密度为40m A/cm^2),大于同条件下Nafion117的数值(86.0%).在1.5mol/L的VO_2^+溶液中浸泡60d后, QBPPEKK膜的拉伸强度高于36 MPa、膜表面形貌没有明显变化、组装电池性能变化不大,结果表明QBPPEKK膜在VO_2^+溶液中表现出良好的稳定性.

含联苯和砜基结构全氟环丁基共聚芳醚的合成与表征

以二苯醚为溶剂,4,4′-双(三氟乙烯氧基)苯砜(DTS)与4,4′-双(三氟乙烯氧基)联苯(DTB)为单体进行高温溶液共聚合.通过调控2种单体的加入比例(DTS:DTB为3:7~7:3)经[2π+2π]热环化反应,制备了一系列含联苯和砜基结构全氟环丁基共聚芳醚(PFCB-S-BP).采用凝胶渗透色谱(GPC)对该系列共聚芳醚的分子量及分子量分布进行了测定,结果表明两单体发生共聚合反应,合成的共聚芳醚数均分子量均大于1.4×10~4,且分子量分布较窄介于1.4~1.6之间.采用红外吸收光谱、核磁共振波谱等对PFCB-S-BP结构进行了表征.PFCB-S-BP的红外光谱中三氟乙烯基醚单体在1824 cm^(-1)处的特征吸收峰消失,而在957 cm^(-1)出现了强的全氟环丁基特征吸收峰,1315和1100 cm^(-1)处砜基的特征吸收峰强度随DTS/DTB比例的增加而变强.PFCB-S-BP的氢核磁谱图中,δ=7.9处为苯环上砜基邻位氢原子的信号峰,其强度随着反应单体DTS/DTB比例的增大而增强.氟核磁谱图(19F-NMR)中,化学位移在-127^-134的复杂多重峰是由于全氟环丁基环顺式和反式取代不同引起的.结果表明DTS与DTB单体发生了共聚合反应,成功合成了全氟环丁基聚芳醚PFCB-S-BP,并测试了其耐热性、热稳定性、溶解性等性能.PFCB-S-BP的5%热失重温度均高于470°C,玻璃化转变温度均高于145°C,具有较好的热稳定性.PFCB-S-BP可溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺和氯仿等常用有机溶剂,表现出良好的溶解性.