高分子功能膜材料课件.ppt

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1、高分子功能膜材料姓名：XXX学号：XXX7/30/2021目录一、高分子功能膜定义二、高分子功能膜分类三、导电聚合物的结构特点及导电机理四、膜分离机理五、膜制备工艺六.其他功能膜材料7/30/2021一、高分子功能膜定义高分子功能膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料，也是具有特殊传质功能的高分子材料，通常称为分离膜，也称功能膜。用膜分离物质一般不发生相变、不耗费相变能，同时具有较好的选择性，且膜把产物分在两侧，很容易收集，是一种能耗低，效率高的分离材料。从功能上来说，高分子分离膜具有物质分离、识别物质，能量转化和物质转化等

2、功能。利用其在不同条件下显出的特殊性质，已经在许多领域获得应用。7/30/2021二、高分子功能膜分类混合物分离膜使用功能划分药物释放缓释膜分隔作用保护膜气体分离膜高液体分离膜分根据被分离物质性质固体分离膜子离子分离膜功微生物分离膜能被分离物质粒度大小超细滤膜、超滤膜、微滤膜膜熔融拉伸膜沉积膜膜形成过程溶剂注膜界面膜动态形成膜密度膜根据膜性质相变形成膜乳化膜多孔膜7/30/2021按膜的材料分类表6—1膜材料的分类7/30/2021目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说，已有成百

3、种以上的膜被制备出来，其中约40多种已被用于工业和实验室中。以日本为例，纤维素酯类膜占53％，聚砜膜占33.3％，聚酰胺膜占11.7％，其他材料的膜占2％，可见纤维素酯类材料在膜材料中占主要地位。7/30/20211.纤维素酯类膜材料纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1,4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物，其结构式为：7/30/20212.非纤维素酯类膜材料（1）非纤维素酯类膜材料的基本特性①分子链中含有亲水性的极性基团；②主链上应有苯环、杂环等刚性基团，使之有高的抗压密性和耐热性；③化学稳定性好；④具有可溶性

4、；常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。7/30/2021（2）主要的非纤维素酯类膜材料（i）聚砜类聚砜结构中的特征基团为，为了引入亲水基团，常将粉状聚砜悬浮于有机溶剂中，用氯磺酸进行磺化。聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N—甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等。7/30/20217/30/2021（ii）聚酰胺类早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龙—4、尼龙—66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离率在80％～90％之间，但透水率很低，仅0.076ml/cm2·

5、h。以后发展了芳香族聚酰胺，用它们制成的分离膜，pH适用范围为3～11，分离率可达99.5％（对盐水），透水速率为0.6ml/cm2·h。长期使用稳定性好。由于酰胺基团易与氯反应，故这种膜对水中的游离氯有较高要求。7/30/2021DuPont公司生产的DP—I型膜即为由此类膜材料制成的，它的合成路线如下式所示：7/30/2021类似结构的芳香族聚酰胺膜材料还有：7/30/2021（iii）芳香杂环类①聚苯并咪唑类如由美国Celanese公司研制的PBI膜即为此种类型。这种膜材料可用以下路线合成：7/30/2021②聚苯并

6、咪唑酮类这类膜的代表是日本帝人公司生产的PBLL膜，其化学结构为：这种膜对0.5％NaCl溶液的分离率达90％～95％，并有较高的透水速率。7/30/2021③聚吡嗪酰胺类这类膜材料可用界面缩聚方法制得，反应式为：7/30/2021④聚酰亚胺类聚酰亚胺具有很好的热稳定性和耐有机溶剂能力，因此是一类较好的膜材料。例如，下列结构的聚酰亚胺膜对分离氢气有很高的效率。7/30/2021其中，Ar为芳基，对气体分离的难易次序如下：H2O，H(He)，H2S，CO2，O2，Ar(CO)，N2(CH4)，C2H6，C3H8易难聚酰亚胺溶

7、解性差，制膜困难，因此开发了可溶性聚酰亚胺，其结构为：7/30/2021（v）乙烯基聚合物用作膜材料的乙烯基聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、聚丙烯酰胺等。共聚物包括：聚丙烯醇/苯乙烯磺酸、聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲基丙烯酸酯、聚乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物也可用作膜材料。7/30/2021三、导电聚合物的结构特点及导电机理所谓导电聚合物是由一些具有共扼二键的聚合物经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘体延伸到导体范围的一类高分子材料。导电聚合物是完全不同于由金属

8、或碳粉末与聚合物共混而制成的导电塑料,它除了具有聚合物结构外,还含有由掺杂入的一价对阴离子一型掺杂或对阳离子一型掺杂,所以通常导电聚合物的结构分为聚合物链和与链非键合的一价对阴离子或对阳离子两部分组成。导电聚合物除了具有高分子本身特性之外,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体的特性。7/30/2021高分