聚砜類分離膜材料

1、 聚砜類分離膜材料學(xué)校名稱：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)院系名稱：材料與能源學(xué)院時 間：2017年2月27日膜分離過程作為一項高分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，有力地促進(jìn)了社會、經(jīng)濟(jì)及科技的發(fā)展。膜技術(shù)是一種高新技術(shù)，已進(jìn)入全面發(fā)展時期。有機膜因為優(yōu)點眾多而被廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用，可以成膜的有機材料很多，一般都是具有特殊傳質(zhì)功能的高分子材料，主要類型有纖維素及其衍生物，聚砜類，聚酰胺類，聚酰亞胺類和其他類別。隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，膜材料不斷獲得了新的發(fā)展和新的應(yīng)用。聚砜類膜材料是近年來開發(fā)出的一類膜材料，優(yōu)點是剛性強、耐化學(xué)腐蝕和耐高溫，彌補了傳統(tǒng)有機膜大多不耐高溫、酸堿的缺點。因此，聚砜類膜

2、材料的發(fā)展非常迅速，現(xiàn)已成為了現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的高分子膜材料。1 聚砜類分離膜材料聚砜在現(xiàn)在的分離膜材料占有著主導(dǎo)地位，由于該分子主鏈上含有砜基，導(dǎo)致這類聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐酸堿腐蝕性能、優(yōu)異的機械性能以及突出的抗蠕變性能。但耐候性和耐紫外線稍差，屬于疏水性膜材料，在其結(jié)構(gòu)性能方面也還需要改善。典型的聚砜類膜材料主要有以下幾種結(jié)構(gòu):1. 1 雙酚 A 型聚砜 ( PSF)雙酚A型聚砜 ( PSF) 一般也簡稱聚砜，是聚砜類聚合物最早的產(chǎn)品，在 1965 年由 UCC 公司成功開發(fā)，玻璃化溫度 ( Tg) 為 195 ，可在 150 下長期使用。其結(jié)構(gòu)式如圖 1。從分子的

3、結(jié)構(gòu)式可以看出，分子中所有鍵都不易水解，因此聚砜耐酸、堿溶液的腐蝕。早在 20 世紀(jì)90 年代就有人開始研究制備聚砜分離膜，隨后許多學(xué)者對聚砜分離膜的制備技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。它的特性有以下幾點: 使用溫度高，p H 適用范圍廣，耐氯性好，能制成各種構(gòu)型和寬范圍孔徑的膜。1. 2 聚醚砜 ( PES)聚醚砜是由苯基通過醚和砜基連接而成，有的文獻(xiàn)也稱為聚芳醚砜。它在結(jié)構(gòu)上與雙酚 A 聚砜有著顯著的差別，主鏈中不含脂肪鏈 CC 結(jié)構(gòu)和聯(lián)苯結(jié)構(gòu)，也沒有任何酯類結(jié)構(gòu)，因此，聚醚砜有著比聚砜更出色的熱穩(wěn)定性和抗氧化性，其 Tg為 225 ，被譽為第一個綜合了高熱變形溫度、高沖擊強度和優(yōu)良成型性的特種工程

4、塑料。其結(jié)構(gòu)式如圖 2。聚醚砜主要用作超濾、納濾膜材料，所制備的分離膜最高使用溫度可達(dá) 70 ，可以在 120 的高溫下進(jìn)行高壓熱滅菌。但聚醚砜在制膜過程中對成膜的各種參數(shù)非常敏感，膜孔徑受到制膜條件的影響而變化，制膜的難度比較高。另因其優(yōu)異的生物相容性，在血液透析膜方面占有著主導(dǎo)地位。1. 3 聚砜酰胺 ( PSA)聚砜和聚醚砜因為分子鏈上沒有親水性基團(tuán)，所以材料有著很強的疏水性。聚砜酰胺則與之有著很大的區(qū)別，具有較強的親水性，耐有機溶劑性能也很優(yōu)異。聚砜酰胺是由苯基通過砜基和酰胺基連接而成，其結(jié)構(gòu)式如圖 3。因其較強的親水性，在 20 世紀(jì) 90 年代對聚砜酰胺用于制備分離膜進(jìn)行了大量的研

5、究。它主要用于制備超濾和微濾膜。1. 4 酚酞型聚醚砜 ( PES-C)酚酞型聚醚砜是由長春應(yīng)化所研發(fā)的一種新型工程塑料，它在聚砜主鏈中引入一個大的酚酞側(cè)基，破壞了大分子鏈的緊密堆砌，增加了聚合物分子的自由體積，使得溶劑分子更易于擴(kuò)散進(jìn)去，能夠提高聚砜的溶解性能。同時，大側(cè)基的引入并不降低聚砜的剛性，使其保持了優(yōu)異的耐高溫性能。所制備的分離膜親水性得到了大大的改善，但是因為酚酞側(cè)基易發(fā)生水解，使得材料的耐酸堿性能有所降低。它的結(jié)構(gòu)式如圖 4。1. 5 含二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)的聚醚砜 ( PPES)含二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)的聚醚砜是由大連理工大學(xué)研究完成的，是目前耐熱等級最高的可溶性聚芳醚類樹脂，其 Tg高達(dá)