磺化側苯基雜環(huán)聚芳醚的合成與水蒸氣滲透性.pdf

1、氣體膜分離技術具有清潔、高效、節(jié)能等優(yōu)勢，被迅速應用于各行各業(yè)中。隨著除濕需求的增長，人們開始研究將氣體分離膜應用于除濕技術中。作為分離膜的核心，膜材料的研發(fā)一直廣受研究者的重視。高分子材料是膜材料中重要的組成部分之一，具有較高的選擇性，受到人們的青睞。其中聚芳醚材料具有優(yōu)良的綜合性能，是目前研究較多的應用于氣體分離膜的材料之一，但是由于其本身的親水性能不佳，而除濕膜要求膜材料具備較好的親水性。因此，人們通常利用改性的方法改善聚芳醚材料

2、的親水性能并將之應用于除濕膜。
　　本論文合成了含側苯基的雜環(huán)聚芳醚砜(PPES-Ps)及含側苯基的雜環(huán)聚芳醚酮(PPEK-Ps):以4-(4-羥基苯基)-2，3-二氮雜萘-1-酮(DHPZ)、4，4'-二氟二苯酮、4，4'-二氯二苯砜及4-(3-苯基-4-羥基苯基)-2，3-二氮雜萘-1-酮(DHPZ-P)單體為原料，調節(jié)DHPZ與DHPZ-P的比例，通過溶液縮聚反應，合成了PPES-Ps及PPEK-Ps。通過紅外及核磁測試的譜

3、圖分析，證明所合成聚合物的結構與預期的相同。
　　用98％濃度的濃硫酸作溶劑及磺化劑，對聚合物進行磺化改性，制備含側苯基磺化雜環(huán)聚醚砜(SPPES-Ps)和含側苯基磺化雜環(huán)聚醚酮(SPPEK-Ps)。以NMP為溶劑，通過溶液澆鑄法制備SPPES-Ps及SPPEK-Ps膜。對SPPES-Ps及SPPEK-Ps的特性粘數、離子交換容量(IEC)、溶解性、膜材料的溶脹率及吸水率、接觸角、水蒸氣滲透速率(WVP)進行測試。結果表明:聚合物

4、具備較高的分子量和較好的熱力學穩(wěn)定性;膜的溶脹率、吸水率隨IEC值的增大而增加;SPPES-Ps及SPPEK-Ps膜均具有較好的親水性;均質膜SPPES-Ps及SPPEK-Ps的水蒸氣滲透速率的值均隨著IEC及溫度的升高而增大。實驗發(fā)現，WVP和溫度的關系符合Arrhenius方程，表明膜材料的水蒸氣滲透速率存在溫度依賴性。
　　對比IEC值相近的SPPES-Ps及SPPEK-Ps膜的性能，并將SPPES-Ps及SPPEK-Ps膜

5、材料與不含側苯基的磺化雜萘聯苯聚醚酮(SPPEK)膜材料進行對比。結果表明，在極性非質子溶劑中，相比于SPPEK-Ps，SPPES-Ps具有更佳的溶解性;而在相同的時間內SPPES-Ps膜的動態(tài)接觸角的值略低于SPPEK-Ps膜，表現出較好的親水性，SPPEK膜的接觸角最大，親水性低于磺化含側苯基的聚芳醚聚合物膜材料;SPPES-Ps膜的水蒸氣滲透速率的值略高于SPPEK-Ps膜。相比于SPPEK膜，SPPEK-Ps膜表現出更好的親水性