杂萘联苯聚醚砜酮类材料成膜动力学研究(Ⅰ)添加剂对PPESK凝胶动力学的影响

以杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)/NMP为铸膜液体系,进行成膜过程凝胶动力学研究.发现凝胶动力学曲线(X2～t)不是由单一直线组成的,而是由三段对应着不同膜结构的直线组成.考察了不同添加剂对PPESK-NMP体系凝胶速度的影响.结果表明,亲水性强的添加剂,可提高铸膜液体系的亲水性,从而加快溶剂、非溶剂的传质速率,凝胶速度加快,膜的水通量增加.使铸膜液黏度增加的添加剂,使非溶剂扩散系数降低,凝胶速度减慢,膜的水通量减少.丙二酸添加剂增大了铸膜液的亲水性,使铸膜液的凝胶速度增大.吐温添加剂既增加了铸膜液的亲水性又增加了铸膜液的黏度,凝胶速度也先变小后变大.PEG添加剂虽然增大了铸膜液体系的亲水性,但同时也提高了铸膜液的黏度,凝胶速度的变化不大.     

影响酚酞基聚芳醚砜/DMAc/水三元体系相图的因素

采用浊点滴定法测定了聚芳醚砜(PES-C)铸膜液的浊点,并绘制了PES-C/DMAc/H2O三元体系相图.在PES-C/DMAc溶液体系中分别加入草酸(OA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、无水氯化锂(LiCl)、聚乙二醇600(PEG-600)、吐温80(Tween-80)、乙醚(EE)6种添加剂,考察了不同添加剂对体系相图的影响,并对机理进行简要分析.此外,还考察了草酸浓度对该体系相图的影响.     

杂萘联苯聚醚砜酮类材料成膜动力学研究(Ⅱ)凝胶介质对 PPESK凝胶动力学的影响

以杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)/NMP为聚膜液体系,进行了成膜过程凝胶动力学研究;浊点实验表明,随着醇类物质碳原子数目的增多,相图的二相区变小,凝胶过程所需的非溶剂量增多.还考察了不同凝胶浴对PPESK/NMP体系凝胶速度的影响.结果表明,使絮凝值增大的非溶剂,凝胶过程中所需的非溶剂量增多,凝胶速度降低.凝胶浴中加入溶剂使铸膜液和凝胶浴的化学势差降低,使非溶剂和溶剂的传质速度下降,凝胶速度减小.当NMP浓度为80%时,膜结构由指状转变为海绵状结构.     

SiO2对PVDF超滤膜性能的影响

把SiO2纳米颗粒加入到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中能配成稳定、均匀、透明的溶液,同时会使铸膜液黏度增大.采用相转化法和溶剂浇铸法制成两类有机-无机杂化膜.实验结果表明,亲水型SiO2能增强膜的亲水性,减慢膜的凝胶速度,并使膜的纯水通量、截留率、孔隙率和结构发生显著的改变.     

非溶剂添加剂对聚芳醚砜酮复合膜气体渗透性能的影响

以含二氮杂萘酮结构的聚芳醚砜酮(PPESK)为制膜材料,以硅橡胶为涂层材料,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用干/湿相转化法,选用多种非溶剂添加剂(NSA),制备了中空纤维富氧膜.考察了非溶剂添加剂对纺丝液体系热力学性质及最终膜性能的影响;研究了不同非溶剂添加剂在延长蒸发距离时对膜性能的影响.为了考察膜的耐热性,将膜的测试温度控制在70℃.结果表明,非溶剂添加剂种类对纺丝液体系的热力学相平衡性质和膜性能的影响显著;随非溶剂添加剂含量的增加,膜的气体渗透率增大,氧/氮选择性降低;增大蒸发距离,非挥发性添加剂与挥发性添加剂对膜性能产生相反的影响.该膜耐热性能良好,在70℃下仍具有较好的选择性.     

聚醚砜酮合金超滤膜的制备及表征

采用含二氮杂萘酮结构的磺化聚醚砜酮与聚醚砜酮共混的方法制备了一种新型荷电超滤膜.通过孔隙率、表面接触角、离子交换容量以及对达旦黄水溶液、聚乙二醇(PEG)6000水溶液分离性能的测试和扫描电镜对膜孔结构的观察,研究了合金膜中磺化聚醚砜酮含量对膜性能的影响规律.结果表明:当铸膜液中磺化聚醚砜酮含量从0增加到3%时,合金超滤膜水通量增大到491 L/(m2·h),对PEG6000的截留率可达86%.合金超滤膜具有高水通量、高截留率、亲水性好等特点.     

纳米二氧化硅颗粒对PVDF超滤膜凝胶过程和结构的影响

以PDVF(聚偏氟乙烯)超滤膜为研究对象,通过凝胶动力学常数K、产生沉淀的聚合物层厚度的平方x2和凝胶时间t之间的关系、絮凝值的变化来反映SiO2颗粒对膜凝胶速率和膜结构的影响,并用膜凝胶动力学观测装置观察并记录成膜过程.实验结果表明,在铸膜液中添加纳米二氧化硅颗粒可以使聚偏氟乙烯超滤膜的凝胶速率减小,形成的膜更加致密.     

PVDF/CA共混微滤膜的研制

通过PVDF与CA共混来提高PVDF膜的亲水性,以纯水通量、膜的最大泡点压力、平均泡点压力等性能为指标,设计了九因素(共混比、固含量、溶剂种类、溶剂比、添加剂种类及含量、蒸发时间、凝胶浴温度、凝胶时间)四水平的正交试验表研究膜制备过程中各因素对PVDF/CA共混微滤膜性能的影响.实验结果表明:固含量是最主要的影响因素,其次是共混比、溶剂种类、添加剂含量、凝胶浴温度、凝胶时间、蒸发时间、添加剂种类和溶剂比.较佳的成膜条件为:PVDF/CA共混比4∶1,固含量12%～14%,添加剂N-甲基-2-吡咯烷酮质量分数2%～3%,二甲基甲酰胺/正丁醇混合溶剂比7∶1,蒸发时间30 s,在20～30℃的自来水中凝胶50～70 min.在此较优条件下可制备孔径为0.55～0.65 μm,0.06 MPa下的纯水通量27℃时为205.37～292.53 mL/(cm2·h)的PVDF/CA共混微滤膜.     

聚偏氟乙烯膜微孔的形成机理

通过改变聚偏氟乙烯膜的制膜条件,采用扫描电镜观察了膜孔的不同结构.观察了膜的皮层结构、海绵状孔、指状孔以及指状孔壁的结构.根据实验解释了膜的皮层和支撑层孔的形成机理.膜的皮层按旋节线分相机理形成,主要由热力学因素决定.溶剂和沉淀剂通过皮层扩散交换速率的快慢决定膜的支撑层的孔结构,膜的支撑层的孔结构按成核生长机理进行,这里动力学因素起到主要作用.溶剂和沉淀剂通过皮层的扩散速率快,膜的支撑层形成指状孔结构;扩散速率慢,膜的支撑层形成海绵状孔结构;扩散速率适中,膜的断面上部形成指状孔结构,下部形成海绵状孔结构.     

添加剂对PVDF凝胶速率和膜性能的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,利用自制改进的光透射仪,考察了聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氯化锂、丙醇、PVP/丙醇等作为添加剂对PVDF成膜时分相延时时间、分相速率的影响.结果表明,上述添加剂都能促进PVDF铸膜液在凝胶初始阶段皮层的生成,表现为延时时间的缩短.但是所生成皮层的致密程度不同,使得它们对随后分相速率的影响也不尽相同.最终膜呈现延时分相形态还是瞬时分相形态,不但和延时时间有关,而且和分相速率有很大关系.并将含有这些添加剂的铸膜液纺制成中空纤维膜,考察了添加剂对膜形态和分离性能的影响.     

聚丙烯酸钠荷负电膜的制备及分离特性研究

采用含浸法制备聚丙烯酸钠荷负电超滤膜,研究了聚丙烯酸钠含量、含浸时间、交联剂、乙酸和乙醇加入量等因素对膜性能的影响,利用红外光谱分析膜组成变化,获得制备聚丙烯酸钠荷电膜的合适条件.研究结果表明,实验制备得到的荷负电膜引入了羧基基团,膜的透过率影响较少,而截留率比未改性膜提高了9倍,由9.23%增加到89.02%.     

热致相分离制膜条件对聚丙烯平板微孔膜结构的影响

以热致相分离法制备了聚丙烯平板微孔膜.研究了铸膜液中聚丙烯浓度、熔体指数、稀释剂和成核剂种类及含量、凝固浴温度等制膜因素及条件对膜结构的影响.采用扫描电子显微镜观测制备膜的断面及表面结构,并基于热力学和结晶动力学理论对聚丙烯成膜过程机理进行探讨,结果表明:制膜条件对聚丙烯平板微孔膜的结构影响明显.     

海水环境下盾构泥浆性能试验研究

为解决泥水盾构在海水地层中掘进时的泥浆配制问题,以苏埃通道工程为依托,采用室内试验的研究方法,进行淡水泥浆和海水泥浆的性能对比试验和海水渗入淡水泥浆试验,以及海水泥浆的不同添加剂和固相材料配比试验,并开展淡水泥浆在海水地层环境中的成膜试验,得到以下结论： 1）无添加剂时淡水基浆中膨润土比例宜取为18%~24%,对于质量分数为30%的基浆可通过添加纯碱来降低黏度; 2）随着膨润土含量的增加,不同海水渗入量对淡水泥浆胶体率的影响降低、对黏度的影响提高; 3）HPMC可提高海水泥浆的胶体率,降低离析速率,但会使泥浆黏度增大; 4）固相比例不变时,加入黏土可改善膨润土与HPMC反应黏度过大的问题,但会提高海水泥浆的滤失量; 5）18%比例的膨润土淡水泥浆在苏埃通道工程海水环境下的砂性地层中成膜效果较好。     

混合稀释剂对热致相分离法制备等规聚丙烯微孔膜的影响

以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和大豆油混合物为稀释剂,利用热致相分离(Thermally Induced Phase Separation,TIPS)法制备了等规聚丙烯(iPP)微孔膜.结果表明,稀释剂体系中DBP和大豆油的质量比对浊点温度影响较大,而对结晶温度影响较小;随着稀释剂体系中DBP含量的增加,在固定聚合物浓度及相同的冷却条件下,多孔膜由空间网状结构逐渐转变为腔胞状结构,表面孔径也有明显的增大趋势;稀释剂的加入降低了iPP球晶的生长速率,其组成对iPP球晶生长速率也有一定影响.     

PVA修饰的溶胶-凝胶法制备γ-Al2O3超滤膜的研究

以氯化铝与氨水为原料,采用溶胶-凝胶法制备陶瓷膜溶胶,在微滤α-Al2O3支撑体上制备了γ-Al2O3超滤膜.考察了聚乙烯醇(PVA)对膜性能的影响.通过扫描电镜、气体和液体渗透和截留分子量等实验方法,对所制备的不对称超滤膜进行了表征.实验结果表明:用该法制备的氧化铝超滤膜,表面无裂纹和针孔等缺陷产生,孔径分布窄,平均孔径为8 nm左右,气体和液体渗透性稳定,对分子量约为6 000的PEG截留率为90%.     

用正交设计研究PVDF/PVC/PMMA共混中空纤维膜

制备了PVDF(聚偏氟乙烯)/PVC(聚氯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)三元共混中空纤维膜,讨论了影响膜性能的主要因素.正交实验结果表明:在PVDF/PVC/PMMA体系中,聚合物总浓度是影响膜的水通量的主要因素;PVDF浓度对膜强度影响最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献.得到优化的制膜条件为:铸膜液中PVDF∶PVC∶PMMA=7∶1.2∶1.8(质量比),聚合物溶质的总质量分数为17%;添加剂吐温-80的质量分数为6%.     

铁基燃油添加剂对柴油机颗粒排放影响的试验研究

基于发动机试验台架,对柴油中添加微量的铁基燃油添加剂进行了试验,从颗粒物数量浓度和粒径的分布特性、排气烟度、颗粒物的氧化特性等方面研究了燃油添加剂对柴油机颗粒物排放的影响。研究结果表明：燃油添加剂能降低柴油机排气温度和排气烟度。加入添加剂后,核模态颗粒数量浓度增加,峰值粒径也增加;积聚态颗粒数量浓度无明显变化;颗粒物总数量浓度增加,但添加剂浓度对颗粒数量浓度影响较小。添加剂使颗粒物中SOF含量增加,同时也使得微粒的氧化表观活化能和起燃温度都降低。     

AZ91D镁合金表面的锌系复合磷化膜

在AZ91D镁合金表面制备了细致均匀的锌系复合磷化膜。用X射线衍射仪(X RD)对膜层的化学组成及结构进行了表征,用扫描电子显微镜(SEM)对膜层的形貌进行了分析。探讨了镁合金上磷化膜的形成机理。结果表明,磷化溶液中促进剂和添加剂的加入使膜层表面质量提高,结晶组织细致。该锌系复合磷化膜作为前处理膜层可提高有机涂层与镁合金基体的附着力。     

采用表面凝胶化技术制备超疏水性涂膜

采用表面凝胶化技术制备了超疏水性涂膜.在醇溶性氟化聚合物溶液中,在水量不足的酸性条件下,掺杂聚四氟乙烯(PTFE),得到了杂化复合溶胶.涂敷后,以表面凝胶化技术为手段,在涂层表面形成了微米和纳米相结合的阶层结构膜.TEM和XPS证实了凝胶化只在膜表面发生,SEM和AFM观察到膜表面的形貌与天然荷叶表面极其相似.该方法制备的涂膜对水的接触角高达155°,并具有良好的力学性能,可用于制备超疏水性功能化膜材料.     

渗透结晶型材料添加剂对水泥浆液性能影响试验

为获得可用于治理隧道渗漏水的高性能水泥浆液,选取具有优良防水抗渗性能的水泥基渗透结晶型防水涂料Penetron,将其以添加剂的形式加入到水泥浆液中,添加量为水泥总质量的0.6%～1.6%。参照规范使用维卡仪、旋转黏度仪等仪器对水泥浆液黏度、凝结时间和结石率进行研究,使用自行设计的渗透系数测定仪研究注浆体抗渗性能,通过抗压强度试验研究标准养护和全水域养护条件下浆液结石体、注浆体的力学性能,通过SEM扫描试验对添加Penetron的浆液结石体微观结构进行分析。结果表明：Penetron对水泥浆液黏度和凝结时间无负面影响,随着添加量的增多,浆液结石率显著提高,当添加量为1.6%时,浆液结石率可达98.7%;Penetron可改变注浆体内部孔隙结构,有效降低水泥浆液渗透系数,提高注浆体抗渗性能,当添加量从0%增加至1.6%时,注浆体渗透系数从5.03×10^-7 m·s^-1降低至3.40×10^-8 m·s^-1;Penetron的加入还可提高水泥浆液固结体的抗压强度,标准养护28 d,添加量为1.6%的注浆体抗压强度为5.36 MPa;在添加有Penetron的浆液结石体高倍SEM扫描图像中可见树枝状结晶体存在,且结晶体数量随Penetron添加量的增加而增多。根据试验结果和Penetron在水泥浆液中的作用机理分析,证明该材料可作为水泥浆液添加剂使用,当添加量为水泥总质量的1.4%～1.6%时,可获得用于治理隧道渗漏水的高性能注浆材料。