杂萘联苯共聚醚砜非均相磺化及复合膜的研制

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本文以4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ)、对苯二酚(HQ)与4,4’-二氯二苯砜(DCS为单体,采用溶液缩聚反应法成功合成了一种新型杂萘联苯共聚醚砜(PPHES)。用1H NMR对其结构进行了表征。PPHES分子主链醚键的引入很好地改善了材料的柔韧性,但其亲水性欠佳。通过磺化反应在聚合物链中引入磺酸基团是改善聚合物亲水性的常用方法。本文以不同浓度硫酸为磺化剂,氯仿为有机溶剂,采用非均相磺化法对PPHES进行磺化改性,考察了磺化反应工艺条件(硫酸浓度、磺化反应温度和时间、PPHES与硫酸的质量体积比(g/mL)对产物SPPHES磺化度的影响。利用FT-IR、1HNMR和TGA等对SPPHES进行了表征,测定了SPPHES的含水率、溶胀率、溶解性。结果表明SPPHES的磺化度随硫酸浓度的升高而明显增大,随磺化反应温度的升高而增大,在一定反应时间内,随反应时间的延长而增大,两小时后磺化度保持稳定,磺化度随PPHES和硫酸质量体积比的增大而降低。通过FT-IR和1H NMR表明磺酸基已成功引入到聚合物分子主链中。SPPHES能很好的溶于DMAc、DMF、DMSO、NMP等有机非质子极性溶剂。SPPHES均质膜的含水率和溶胀率随着SPPHES的磺化度和温度的升高而增大,磺化聚合物显示了很好的尺寸稳定性和较好的热性能。以PPESK (S:K=1:1)超滤膜为基膜,SPPHES为复合膜涂层材料,制备耐高温高性能复合纳滤膜,重点考察了不同复合膜涂层浸涂稀溶液配方及制备工艺对复合膜性能的影响。实验结果表明,当SPPHES磺化度为0.85、浸涂稀溶液配方为:SPPHES浓度为2.0wt%,以乙二醇甲醚:无水乙醇(4:1)的混合液为溶剂,交联剂丙三醇含量为25wt%,非质子极性溶剂DMAc含量为5wt%,无机添加剂LiCl含量为1wt%、热处理温度为90℃,热处理时间为30min时所制得的复合膜性能较好。室温下其对1000ppm的Na2SO4水溶液脱盐率为94.5%,相应的水通量为107.4 L/(m2·h)。将所制备的复合膜进行耐压密性及热稳定性试验,实验结果表明SPPHES/PPESK复合膜具备较好的耐压密性和优异的热稳定性;将所制备的复合膜进行耐酸、耐碱及耐氯性试验,实验结果表明SPPHES/PPESK复合膜具备优良的耐酸、耐碱及耐氯性。
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