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超低压高通量聚哌嗪均苯三甲酰胺/聚砜纳滤复合膜的研究

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)

生态友好型阻燃聚酰胺

欧育湘 , 李向梅

高分子材料科学与工程

阻燃聚合物的无卤化近几年一直备受人们关注.文中以翔实的实验数据,讨论和分析了五大类生态友好型阻燃聚酰胺(PA)的阻燃机理、成炭机理、应用效果及应用实例.它们是:膨胀阻燃系统阻燃PA,聚合物成炭剂阻燃PA,无卤磷酸盐(酯)阻燃PAPA/无机纳米复合材料及陶瓷前体聚合物阻燃PA,此外,还阐述了这五类生态友好型阻燃系统在阻燃PA时的优缺点,最后对它们的研究和工业化应用进行了前景展望.

关键词: 阻燃 , 生态友好型 , 聚酰胺 , 膨胀型阻燃系统 , 聚合物成炭剂 , 无卤磷酸盐(酯) , 纳米复合材料 , 陶瓷前体聚合物

高分子专利

高分子材料科学与工程

专利名称：高导电性聚酰胺佰墨纳米导电复合材料及其制备方法 专利申请号：CN200710023889．5

关键词: 专利名称 , 高分子 , 纳米导电复合材料 , 专利申请号 , 制备方法 , 高导电性 , 聚酰胺

骨组织工程用n-HA/PA66多孔贯通支架的制备及表征

王华楠 , 李玉宝 , 左奕 , 程琳 , 王园园 , 石浦江

高分子材料科学与工程

为了解决生物降解性骨组织工程支架难以与人体骨力学强度相匹配的缺点,选用具有良好生物相容性和力学性能的纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合材料作为基材,通过相转移法和粒子沥滤法相结合的工艺制备了一种骨组织工程用多孔贯通支架.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和万能力学试验机等手段对多孔支架的理化性能进行表征.结果显示, n-HA/PA66多孔支架具有较为理想的孔隙结构和贯通性,且其压缩强度与人体松质骨相当,可满足骨组织工程支架的基本要求.因其具有非生物降解特性,故可为骨组织的再生提供持续稳定的力学支撑.

关键词: 骨组织工程 , 支架 , 纳米羟基磷灰石 , 聚酰胺 , 复合材料 , 孔隙率 , 制备工艺

聚酰胺复合膜的改性及其选择渗透性

蔡邦肖

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2003.04.006

非对称性的反渗透(RO)聚酰胺(PA)复合膜可以通过溶剂处理方法改性成为渗透汽化(PV)分离有机物水溶液的均相膜.实验选用了PA良溶剂(甲酸、乙酸、磷酸、盐酸、苯酚)作为PA膜的改性剂.溶剂改性条件(改性剂类型、浓度和处理时间)对改性膜的吸着性有明显影响.用质量分数8%的乙酸处理1 h的PA膜,较之未改性膜,优先吸水性增强,对水的溶胀率SW增大,对异丙醇的溶胀率SIPA减小.乙酸处理的PA膜的SW与SIPA差值在所有溶剂处理的膜中最大,相应地PV分离IPA水溶液时,膜的分离因子和渗透通量也最大,处理过程溶剂分子与PA高分子链的接触和PA膜中微囊内高分子链段向外运行,是PA膜结构改变的主要因素.溶剂处理改变了膜的结构的机理能很好地解释非对称性RO膜的改性.

关键词: 聚酰胺 , 复合膜 , 反渗透 , 渗透汽化 , 溶剂处理 , 膜改性 , 异丙醇水溶液

聚酰胺对聚甲醛的稳定化作用

段怡飞 , 李惠林

高分子材料科学与工程

采用220℃等温热失重、等速升温热重分析(TGA)分别研究了以聚酰胺为稳定剂的聚甲醛体系POM/COPA、POM/SAN/PA在氮气和空气气氛中的热稳定性,同时用Coats-Redfernd法计算了各体系在空气中的降解动力学参数.结果表明,加入稳定剂COPA、PA的聚甲醛体系在220 ℃等温热降解1 h的失重率远小于空白POM; TG分析数据也显示改性后的聚甲醛体系在氮气中的Tonset明显高于空白POM,空气中空白POM的活化能及分解温度均低于改性聚甲醛.

关键词: 聚甲醛 , 等温热降解 , 热重分析 , 聚酰胺 , 热稳定性

响应面法优化联苯聚酰胺中空纤维复合膜制备工艺

刘宇 , 何本桥 , 李建新

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2011.06.004

应用响应面法优化3,3 ',5,5'-联苯四甲酰氯(BTEC)和间苯二胺(MPDA)界面聚合工艺中各影响因素(水相单体浓度、有机相单体浓度、聚合时间以及水相浸没时间),研究各影响因素及其交互作用对膜分离性能的影响.通过中心组合设计实验,并采用回归分析拟合得到二次方模型.结果发现BTEC浓度、MPDA浓度、聚合时间和水相浸没时间对脱盐率的影响显著性依次降低.BTEC和MPDA单体浓度的交互作用对膜脱盐率影响最显著,其次是MPDA浓度与聚合时间的交互作用,而BTEC浓度与水相浸没时间的交互作用最弱.最优操作参数:MPDA浓度9.1 g/L、BTEC浓度1.2 g/L、水相浸没时间65 min、聚合时间123 s,预测脱盐率为99.10％,而在此条件下实际值为98.97％,二者十分接近.在此条件下得到致密均一的聚酰胺复合膜.

关键词: 响应面方法 , 聚酰胺 , 中空纤维 , 反渗透

多级拉伸PP/PA1010/CB导电复合材料的结构与性能

孙小杰 , 喻琴 , 高胜玲 , 李姜 , 郭少云

高分子材料科学与工程

利用自主设计的多级拉伸挤出设备,制备了含不同长径比的聚酰胺/炭黑（PA1010/CB）纤维的原位微纤聚丙烯/聚酰胺/炭黑（PP/PA1010/CB）导电复合材料,炭黑仅选择性分散在PA1010中,形成一种特殊的双逾渗现象。扫描电子显微镜观察、电学性能测试结果表明,随着分割叠加单元个数的增加,（PA1010＋CB）导电相经历了由球状变成高长径比纤维状,然后纤维被拉断成短纤维,最后又重新拉伸成长纤维的过程。相应地,其体积电阻率也随着导电相形态的演变而先急剧下降,然后上升,最后又降低,电阻率最大下降了5个数量级。复合材料的形态演变和导电性能都极大地依赖于分割叠加单元（LME）个数。

关键词: 聚丙烯 , 聚酰胺 , 炭黑 , 多级拉伸挤出 , 导电复合材料

乙烯-醋酸乙烯酯/羟基磷灰石/聚酰胺软骨及骨一体化修复材料的制备与表征

罗小兵 , 谭盛彪 , 周贤菊 , 董会宁

材料导报

采用共混法和相分离法制备了纳米羟基磷灰石(nHA)和聚酰胺(PA66)复合支架材料.nHA在PA66基质中分布均匀.复合支架材料孔径50～500μm,孔隙率为80.90％.将乙烯-醋酸乙烯脂(EVA)通过热注塑方法在支架材料表面涂覆形成双层结构的软骨及骨一体化修复材料,EVA层用于软骨修复,下层nHA-PA66支架进行缺损骨修复和固定.EVA和nHA-PA66的力学性能测试显示,EVA的拉伸和压缩模量分别为(0.87±0.02) MPa和(9.44士0.46) MPa,多孔支架的压缩强度和模量分别为(0.9±0.02) MPa和(15.2±0.69) MPa.摩擦测试结果表明,EVA摩擦系数为0.23.

关键词: 组织支架 , 乙烯-醋酸乙烯脂 , 纳米羟基磷灰石 , 聚酰胺

聚酰胺体积属性的预测

邓旭辉 , 唐现琼 , 尹久仁 , 张平

高分子材料科学与工程

采用基于分子拓扑和几何的关联指数法对11种聚酰胺工程塑料的范德华体积、摩尔体积、密度等属性进行了预测,通过室温密度的预测值与试验值的比较,验证了预测的有效性.利用非线性回归分析分别获得了它们的非结晶相密度、摩尔体积与温度的相关关系.以聚己二酰己二胺(尼龙66)为例,引入结晶度参数对密度与温度的相关关系进行了修正,结果表明,修正后的相关关系也能对结晶聚合物的体积属性进行较准确的预测.

关键词: 聚酰胺 , 关联指数法 , 性能预测 , 范德华体积 , 摩尔体积 , 密度