张宇峰
材料导报
主要进行了4个方面的研究,首先系统分析和研究了哌嗪水溶液/均苯三甲酰氯正己烷溶液界面聚合体系特征、界面聚合反应中各影响因素对膜性能的影响等,结果表明:当界面处两相单体(哌嗪和酰氯)分子摩尔比为某一比值时,通过控制界面聚合时间,可以形成超低压高通量高脱盐的致密功能层,如复合膜(Ⅰ),水相浓度为0.4%,有机相浓度为0.1%,聚合时间1min.改变两相单体浓度可以获得不同通量和脱盐性能的纳滤复合膜,如适当提高有机相浓度至0.5%得复合膜(Ⅱ).70℃,20min下热处理可以进一步改善复合膜的脱盐性能.分析认为造成平板复合膜(Ⅰ)和中空纤维复合膜(Ⅲ)性能差异的主要原因,除了平板基膜与中空纤维基膜因表面曲率不同可能引起在涂覆时形成的致密功能层结构上的差异之外,由于中空纤维膜受外压时,膜内部承受的应力形式与平板膜不同,同时在径向(膜厚度方向)和环向(膜面内方向)两个方向产生压应力,因此,所发生的形变也较为复杂,可能造成表面复合层的起皱或脱落,引起脱盐率下降.利用衰减全反射傅立叶变换红外(FTIR-ATR)对不同聚合时间的平板复合膜表面进行了特征吸收定量分析,研究发现,聚酰胺功能层随聚合时间不断增厚,这说明已形成的聚酰胺功能层不能屏障两相而使反应终止,相反由于哌嗪单体的分子量远低于纳滤截留分子量的范围,很易扩散穿过功能层达到两相界面,继续与有机相单体酰氯反应.而随着功能层厚度的增加,分子的扩散阻力增大,一方面使得界面聚合反应趋缓,功能层厚度的增加逐渐减慢,另一方面,单体分子扩散速率的减小会引起界面处两种单体摩尔数的比值失衡,使后期发展的功能层结构不完善,因此,脱盐率随后期功能层的发展变化不大,而使膜通量逐渐下降.其次,研究了非溶剂添加剂对聚砜/DMAc溶液的作用:(1)PVP、PEG、水、LiCl饱和水溶液等都与DMAc有较强的作用,因而对溶液有较大的增粘作用;(2)醇类(甲醇、乙醇)对溶液没有明显的增粘作用,甚至稍有稀释作用;(3)丙酮稀释作用较强,使溶液粘度降低.此外,对含有第一类NSA的PSf/DMAc溶液的流变性研究,均属于切力变稀流体.利用双插入管纺丝组件/共挤出复合纺丝技术,通过调整内外纺丝液组成、挤出比和凝固条件等纺制了不同形态结构的中空纤维基膜,并进行了复合研究,结果表明,具有薄而致密皮层结构的基膜,复合时间短,所得复合膜的脱盐率高、通量大、操作压力低.目前纺制的复合效果较好的聚砜中空纤维基膜通量高于200 L·m-2·h-1,对PEG20000的截留率达99%.第三,利用多种手段对聚哌嗪酰胺/聚砜复合膜的结构与性能进行了研究,特别是针对聚哌嗪酰胺功能层的结构进行了研究.主要发现有两点:一是利用分子模拟技术推断聚哌嗪均苯三甲酰胺分子为准平面网状结构,"网眼"直径约1.5nm;又由于广角X光衍射(WAXD)结果显示聚哌嗪均苯三甲酰胺为无定型结构,因此推断致密功能层是这些"网"无规地层叠而构筑的.当分子层间距小于"网眼"直径时,层间距就决定了功能层的截留性能,当受压层间距减小时,复合膜的脱盐率也因此增大.因此,从理论上讲,聚哌嗪均苯三甲酰胺功能层的最大孔隙应为1.5nm.二是利用XPS技术对超低压高通量高脱盐纳滤平板复合膜进行了分析,发现聚酰胺脱盐功能层在基膜表面上是整体覆盖的,厚度在2～5nm.最后,将所制的低脱盐纳滤中空纤维复合膜应用于多肽的分离实验,结果表明它能够脱除体系中的柠檬酸和磷酸二氢钠,截留分子量约800的多肽,从而实现盐/多肽混合溶液体系的分离.
关键词:
纳滤
,
复合膜
,
中空纤维
,
聚砜
,
聚酰胺
,
哌嗪
,
均苯三甲酰氯
,
复合纺丝
,
分子模拟
,
X光电子能谱(XPS)
徐玲利
,
史兴岭
,
张劲松
材料保护
采用NaOH溶液对钛材表面含Ca,P微弧氧化膜进行水热处理能提高其医学性能,过去从水热处理工艺方面的探讨不多.在纯钛表面制备了含Ca,P的微弧氧化膜,并采用不同pH值的NaOH溶液进行水热处理制得了羟基磷灰石(HA)/TiO2复合微弧氧化陶瓷层.分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)观察、能谱(EDS)分析、显微硬度及接触角测量等方法对水热处理前后陶瓷膜的化学成分、微观形貌、润湿性和显微硬度进行了研究.结果表明:含Ca,P氧化膜经NaOH溶液于210℃水热处理,其表面可以形成结晶度较高的棒状HA;随着溶液pH值升高,HA晶粒数量不断增加,晶粒长度逐渐减小,HA层逐渐细化和均匀;溶液pH值高于12.0时,氧化膜发生破坏并导致HA剥落;溶液pH值和温度分别为10.5和210℃时水热处理效果最好.
关键词:
微弧氧化
,
钛材
,
水热处理
,
NaOH溶液
,
pH值
,
羟基磷灰石
,
复合膜
,
医学性能
王薇
材料导报
以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜.研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律.首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液.PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性.其凝胶层也表现出相同的特点.研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件.研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA浓度为2wt%,对二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h.另外,用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50%左右.中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/L NaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往PDMAEMA水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对MgSO4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h.荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI,对阳离子的截留顺序为:Mg2+＞Na+＞K+,对阴离子的截留顺序为:Cl-＞Br-＞I-.对蔗糖的截留率＞60%,对D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水.对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50%.纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能.无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加.PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性.制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜,确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线.实验测试了PDMAEMA复合纳滤膜的耐溶剂性,所用溶剂为纯水,0.5mol/L HCl,0.5mol/L NaOH和30%H2O2(wt%).实验表明:PDMAEMA复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性和耐氧化性较好,但不适于在酸性介质中保存和使用.
关键词:
聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯
,
荷正电膜
,
中空纤维纳滤膜
,
界面聚合
,
复合膜
,
聚砜
,
对二氯苄
,
季铵化
罗顺
电镀与涂饰
对H13热作模具钢进行了渗氮处理(渗氮样品),再利用电孤离子镀技术在其上沉积了CrN/TiAlN复合薄膜(复合镀膜样品).采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和维氏显微硬度计表征了所得膜层的相组成、微观形貌、元素组成和维氏硬度.通过模拟铝合金挤压过程中的承受工况,进行了高温周期性加载摩擦试验,研究了渗氮样品及复合镀膜样品分别与6063铝棒对磨后的磨损情况.结果表明:相比渗氮样品,复合镀膜样品的摩擦因数更低,铝的粘附量和磨损失重分别减少了61％和58％.
关键词:
热作模具钢
,
渗氮
,
氮化铬
,
氮化铝钛
,
复合膜
,
电弧离子镀
,
铝
,
高温摩擦
蒋柏泉
,
顾騋
,
余强
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2003.05.003
采用渗透压-化学镀联合法共沉积钯银制备陶瓷负载型钯-银无机复合膜.研究了渗透压对化学镀共沉积钯银的沉积速度、镀层组成和膜表面结构性能的影响.结果表明,化学镀中引入渗透压,可提高钯-银的共沉积速度、改善膜的致密程度和结合程度,但对镀层的组成无明显影响.用扫描电镜、ICP原子发射光谱和称重法对膜结构进行表征.制备的钯-银顶膜厚约8 μm,银的摩尔分数为23.6%,在350 ℃和0.3 MPa下,膜的氢渗透通量为8.4×10-3m3/(m2*s),H2/N2分离因子4000.
关键词:
化学镀
,
渗透压
,
自催化
,
共沉积
,
复合膜
,
钯
,
银
杨娜
,
朱焱
电镀与涂饰
为提高硅烷膜的耐蚀性,在KH-550水解体系[V(KH-550)∶V(水)∶V(乙醇)=7∶20∶73]中添加锆盐,在Q235碳钢上制备了复合硅烷膜.通过硫酸铜点滴试验及Tafel极化曲线法,讨论了锆盐的添加方式及添加量对复合硅烷膜耐蚀性的影响,确定了最佳制备条件.用扫描电镜观察膜层表面形貌.结果表明:将碳钢直接浸入溶有锆盐的水解体系,制得的膜具有较好的致密性和耐蚀性.在保持水解体系稳定的基础上,锆盐添加量增大,膜层的耐蚀性提高.附着力测试显示,加入锆盐对膜层附着力无明显影响.
关键词:
硅烷
,
水解
,
锆盐
,
复合膜
,
碳钢
,
耐蚀性
,
附着力
王华
,
宋航
电镀与涂饰
采用循环伏安法在304不锈钢表面电沉积聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)及其复合膜(PANI/PPY).用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)观察膜的表面形貌和组成,通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了空白钢片、纯PAN膜、纯PPY膜以及苯胺(AN)与吡咯(PY)不同用量所得复合膜在0.30 mol/L H2SO4+ 3.5％ NaCl溶液中的腐蚀行为,并利用三氯化铁点腐蚀试验印证了最优条件下所制复合膜对不锈钢的保护作用.结果表明:苯胺与吡咯的浓度比、扫描速率和循环次数对PANI/PPY复合膜的耐蚀性影响显著.当苯胺与吡咯的浓度比为7∶3,扫描速率为50 mV/s,循环次数为30圈时,可制得致密度高、表面均匀和结合力良好的PANI/PPY复合膜,该复合膜在0.30 mol/L H2SO4+ 3.5％ NaCl溶液中具有良好的耐蚀性,可以明显改善不锈钢在氯离子环境中的耐孔蚀能力.
关键词:
聚苯胺
,
聚吡咯
,
复合膜
,
循环伏安法
,
不锈钢
,
腐蚀防护
,
电化学阻抗谱
钱建华
,
俞卓汗
,
张蕾
,
刘琳
材料保护
将自组装膜和稀土转化膜结合可以强化各自的优点,制成的复合膜的耐蚀性能得到极大提高,目前此类研究还不系统.在铜片表面先自组装硅烷膜,再铈盐转化成膜,以复合膜耐蚀性为评价指标,对自组装时间、铈盐转化时间进行优化,对优化条件制成的复合膜的耐蚀性进行研究,与单一的硅烷自组装膜、铈盐转化膜进行比较,并对硅烷-铈盐复合膜的成膜、耐蚀机理进行了探讨.结果表明:硅烷自组装膜与铈盐转化膜的最佳成膜时间分别为10.0 min和1.0 min,硅烷-铈盐复合膜对铜的防腐蚀性能比2种单一膜的有明显提高.
关键词:
硅烷自组装膜
,
铈盐转化膜
,
复合膜
,
成膜时间
,
铜片
,
耐蚀性
,
机理
云广平
,
梁燕萍
,
吴振森
电镀与涂饰
以不锈钢为基底,采用化学复合镀的方法制备了Ni-P/TiO2膜,然后采用阴极电沉积的方法在其基础上制备了Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜.通过X射线衍射和紫外-可见光谱对Ni-P/TiO2和Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜进行了表征,并以甲基橙模拟有机污染物,在可见光下测试了其光催化活性.结果表明,TiO2/Cu2O复合膜的光催化性能有较大程度的提高;在相同的条件下,甲基橙在Ni-P/TiO2膜上的降解率只有10.8%,而在Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜上的降解率达到65.2%.
关键词:
不锈钢
,
化学复合镀
,
镍磷合金
,
二氧化钛
,
氧化亚铜
,
复合膜
,
光催化活性
