磺化联苯型杂环共聚醚砜的合成及复合膜研制

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杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)(DHPZ:BP=6:4)是本组新研发出的一类高性能工程塑料,其玻璃化转变温度达273℃,其耐高温可溶解,并具有良好的成膜性能、机械性能和化学稳定性。为扩大其应用范围,采用均相磺化法对其进行磺化改性。磺化是改善共聚物亲水性的一种有效的方法,改性后的杂萘联苯磺化共聚醚砜(SPPBES)可作为制备耐高温、高性能复合纳滤膜的优良材料。本文以不同浓度硫酸为磺化剂,采用均相磺化法对PPBES进行磺化改性,研究了磺化反应工艺条件(硫酸浓度、磺化反应温度和时间、PPBES与硫酸的质量体积比)对产物SPPBES磺化度的影响。利用FT-IR、1H-NMR和TGA对SPPBES进行表征,并测定SPPBES的含水率、溶胀率、耐氧化性和溶解性。结果表明SPPBES的磺化度随硫酸浓度的升高而增大,随磺化反应温度的升高而增大,随反应时间的增加而增大,而随反应物质量体积比的增大而降低。选择合适的磺化工艺条件,可使SPPBES的磺化度在0.37~1.04内可调。通过FT-IR和1H-NMR表征说明磺酸基已成功引入到聚合物分子链中。SPPBES能溶于NMP、DMAc、DMSO、DMF等溶剂。SPPBES的含水率和溶胀率都随着磺化度和温度的升高而增大,耐氧化性随磺化度和温度的升高而降低。聚合物显示了较好的尺寸稳定性和较高的热性能。以PPESK超滤膜为基膜、SPPBES为复合膜涂层材料,制备耐高温高性能复合纳滤膜,重点研究复合膜涂层浸涂稀溶液配方及制备工艺对复合膜结构性能的影响。实验结果表明,当SPPBES磺化度为0.90、浸涂稀溶液配比为:SPPBES浓度为2.0wt.%,以乙二醇甲醚、去离子水和无水乙醇(4:1:1)的混合液为溶剂,交联剂丙三醇含量为15wt.%,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,对1g/L的Na2SO4水溶液脱盐率为86%,相应的水通量为66 L/(m2·h)。
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