發(fā)布時(shí)間：2020-10-19 08:52

　　 隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展,基于膜的氣體分離技術(shù)在近年來(lái)快速發(fā)展。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比,膜分離技術(shù)是一種新興“綠色”技術(shù),因其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、能耗少、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)。氣體分離膜的滲透性和選擇性之間存在相互制約關(guān)系,所以研究一種兼具高滲透性和選擇性的膜材料迫在眉睫。主鏈上具有剛性苯環(huán)的玻璃態(tài)芳香族聚合物,因?yàn)槠渚哂休^高的選擇性、力學(xué)性能、耐化學(xué)穩(wěn)定性以及能夠在高溫下連續(xù)操作等特點(diǎn),常常被用于分離膜材料。但是芳香族聚合物膜的滲透性較低,實(shí)際生產(chǎn)效率不高。對(duì)此,本文選用具有較高選擇性的聚芳醚酮膜材料,一方面引入氨基(-NH_2),來(lái)提高聚合物膜的分離性能;另一方面引入大體積剛性芴基和三氟甲基(-CF_3),進(jìn)一步增加聚合物膜的選擇性。本論文,自制帶有氨基的雙酚功能單體,用溶液縮聚的方法制備一系列氨基含量不同的含氨基聚芳醚酮聚合物(Am-PAEK)。紅外光譜顯示,聚合物被成功制備。TGA和DSC測(cè)試證實(shí)Am-PAEK膜具有良好的熱穩(wěn)定性,以及Am-PAEK膜的最高拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別可達(dá)到53.76 MPa和2252 MPa。Am-PAEK-10%顯示出較高的氣體滲透性P(CO_2)=12.38,及較高的選擇性α(CO_2/CH_4)=21.34。結(jié)果表明,所制備的Am-PAEK-10%具有最好的分離性能,有應(yīng)用于氣體分離膜材料的潛力。為了進(jìn)一步提高聚芳醚酮聚合物膜的選擇性,我們引入帶有大體積剛性芴基的雙酚芴單體,及含有-CF_3的雙酚AF單體。通過(guò)熔融縮聚制備了一系列芴含量不同的含氨基聚芳芴醚酮聚合物(Am-PAFEK-X)。通過(guò)核磁和紅外證實(shí)Am-PAFEK-X成功制備。其中Am-PAFEK-60%的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)最高達(dá)到210℃。這是因?yàn)檐袒�的位阻效�?yīng)有效的提高了聚合物的剛性。同時(shí)聚合物Am-PAFEK-X的熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能都能達(dá)到氣體分離膜的使用標(biāo)準(zhǔn)。Am-PAFEK-60%膜的選擇性α(CO_2/CH_4)=27.47,α(CO_2/N_2)=31.13。以上數(shù)據(jù)表明,制備出的具有高選擇性的聚芳芴醚酮聚合物有望在分離膜材料得到應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ051.893
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氣體分離膜材料的種類
        1.2.1 無(wú)機(jī)膜材料
        1.2.2 高分子膜材料
        1.2.3 高分子-無(wú)機(jī)雜化膜材料
    1.3 氣體分離膜分離原理
        1.3.1 氣體在多孔膜傳遞機(jī)理
        1.3.2 氣體在非多孔均質(zhì)膜傳遞機(jī)理
    1.4 氣體分離膜的應(yīng)用
        1.4.1 氫氣回收
        1.4.2 二氧化碳捕集
        1.4.3 空氣分離
        1.4.4 烯烴-烷烴分離
    1.5 本文設(shè)計(jì)思想
第2章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及型號(hào)、測(cè)試條件
        2.2.1 紅外光譜測(cè)試(FT-IR)
        2.2.2 核磁共振測(cè)試(~1HNMR 400MHz)
        2.2.3 熱失重測(cè)試(TGA)
        2.2.4 差示掃描量熱法測(cè)試(DSC)
        2.2.5 力學(xué)性能測(cè)試
        2.2.6 X射線衍射測(cè)試(XRD)
        2.2.7 氣體分離性能表征
第3章 一種具有簡(jiǎn)單自調(diào)節(jié)滲透性和選擇性的含氨基聚芳醚酮?dú)怏w分離膜
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 4-氨基苯基對(duì)苯二酚單體的制備(4Am-PH)
        3.2.2 合成含氨基聚芳醚酮聚合物
        3.2.3 氣體分離膜的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 紅外表征
        3.3.2 熱失重測(cè)試
        3.3.3 差示掃描量熱法測(cè)試
        3.3.4 力學(xué)性能和d-間距
        3.3.5 X射線衍射
        3.3.6 氣體分離性能表征
    3.4 本章小結(jié)
第4章 具有高選擇性的含氨基聚芳芴醚酮?dú)怏w分離膜的制備及其性能研究.
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 含氨基聚芳芴醚酮的合成
        4.2.2 氣體分離膜的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Am-PAFEK-X膜的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 熱失重測(cè)試
        4.3.3 差示掃描量熱法測(cè)試
        4.3.4 力學(xué)性能
        4.3.5 X射線衍射
        4.3.6 氣體分離性能表征
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
攻讀碩士學(xué)位期間研究成果

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;專業(yè)、高端、智能的膜分離測(cè)試分析儀——?dú)怏w分離膜首選測(cè)試儀器[J];膜科學(xué)與技術(shù);2012年03期

2 鄒盛歐;氣體分離膜技術(shù)動(dòng)向[J];化工新型材料;1996年06期

3 ;日本開(kāi)發(fā)出利用氣體分離膜回收有機(jī)蒸氣的裝置[J];中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè);1995年02期

4 張應(yīng)焞;;選擇性優(yōu)異的氣體分離膜[J];低溫與特氣;1992年02期

5 皮耐安;氣體分離膜進(jìn)展[J];自然雜志;1985年11期

6 劉訓(xùn)勤;;氣體分離膜的研究開(kāi)發(fā)動(dòng)向[J];軍隊(duì)衛(wèi)生裝備;1987年01期

7 秦衛(wèi)平;高溫用氣體分離膜研制成功[J];蘭化科技;1988年03期

8 徐紀(jì)平;氣體分離膜的進(jìn)展[J];功能高分子學(xué)報(bào);1988年01期

9 鄭世沛;;氣體分離膜的開(kāi)發(fā)動(dòng)向[J];材料導(dǎo)報(bào);1988年03期

10 賴高惠;烴蒸汽回收設(shè)備工業(yè)化[J];化工裝備技術(shù);1989年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 代巖;氟化/共聚橡膠態(tài)聚合物氣體分離膜制備及性能研究[D];大連理工大學(xué);2017年

2 阮雪華;氣體膜分離及其梯級(jí)耦合流程的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳召鈺;含氨基聚芳醚酮類氣體分離膜的制備與性能研究[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2019年

2 段可;基于共價(jià)有機(jī)骨架COF-5氣體分離膜的制備及其性能研究[D];鄭州大學(xué);2019年

3 沈欽;高性能自具微孔聚合物氣體分離膜的設(shè)計(jì)與性能研究[D];鄭州大學(xué);2019年

4 李丹琦;含苯炔基的聚酰亞胺熱交聯(lián)膜氣體分離材料的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2018年

5 劉相寶;聚醚砜中空纖維氣體分離膜的制備與涂覆工藝的研究[D];北京化工大學(xué);2018年

6 燕杰;熱誘導(dǎo)交聯(lián)提高聚酰亞胺氣體分離膜材料抗CO_2塑化性的研究[D];北京化工大學(xué);2018年

7 張一鳴;基于碳酸酐酶及仿生酶CO_2分離膜的制備與性能研究[D];鄭州大學(xué);2018年

8 宋倩倩;功能高分子微納米球用于傳輸分離體系的研究[D];青島大學(xué);2018年

9 劉宗華;新型改性硅橡膠氣體分離膜的富氧性能研究[D];暨南大學(xué);2002年

10 孫靜;分子自組裝制備二氧化碳?xì)怏w分離膜[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2846997