磺化聚芳醚腈酮合成及其超濾膜制備

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1、薅裊羈羋薁裊膃肁蕆襖袃莇莃蒀羅膀艿葿肈蒞薇蒈螇膈蒃薈袀莃荿薇羂膆芅薆膄罿蚄薅襖芄薀薄羆肇蒆薃聿芃莂薂螈肅羋薂袁芁薆蟻羃肄蒂蝕肅艿莈蠆螅肂莄蚈羇莈芀蚇聿膀蕿蚇蝿莆蒅蚆袁腿莁蚅羄莄芇螄肆膇薆螃螆羀蒂螂袈膅蒈螁肀羈莄螁螀芄芀螀袂肆薈蝿羅節(jié)蒄螈肇肅莀袇螇芀芆袆衿肅薅裊羈羋薁裊膃肁蕆襖袃莇莃蒀羅膀艿葿肈蒞薇蒈螇膈蒃薈袀莃荿薇羂膆芅薆膄罿蚄薅襖芄薀薄羆肇蒆薃聿芃莂薂螈肅羋薂袁芁薆蟻羃肄蒂蝕肅艿莈蠆螅肂莄蚈羇莈芀蚇聿膀蕿蚇蝿莆蒅蚆袁腿莁蚅羄莄芇螄肆膇薆螃螆羀蒂螂袈膅蒈螁肀羈莄螁螀芄芀螀袂肆薈蝿羅節(jié)蒄螈肇肅莀袇螇芀芆袆衿肅薅

2、裊羈羋薁裊膃肁蕆襖袃莇莃蒀羅膀艿葿肈蒞薇蒈螇膈蒃薈袀莃荿薇羂膆芅薆膄罿蚄薅襖芄薀薄羆肇蒆薃聿芃莂薂螈肅羋薂袁芁薆蟻羃肄蒂蝕肅艿莈蠆螅肂莄蚈羇莈芀蚇聿膀蕿蚇蝿莆蒅蚆袁腿莁蚅羄莄芇螄肆膇薆螃螆羀蒂螂袈膅蒈螁肀羈莄螁螀芄芀螀袂肆薈蝿羅節(jié)蒄螈肇肅莀袇螇芀芆袆衿肅薅裊羈羋薁裊膃肁蕆襖袃莇莃蒀羅膀艿葿肈蒞薇蒈螇膈蒃薈袀莃荿薇羂膆芅薆膄磺化聚芳醚腈酮合成及其超濾膜制備王國慶顏春武春瑞蹇錫高*通訊聯(lián)系人國家”863”計劃項目（2003AA33G030），國家“973”基礎(chǔ)研究計劃項目（2003CB615700）。導(dǎo)師：蹇錫高

3、教授大連理工大學(xué)高分子材料系摘要：直接聚合法合成了的具有良好親水性的磺化聚芳醚睛酮。并以此作為膜材料，氮甲基吡咯烷酮為溶劑，水為凝膠劑，相轉(zhuǎn)化法制備了SPPENK超慮膜。設(shè)計了四因素三水平的正交實驗，分別考查了聚合物磺化度、聚合物濃度、添加劑種類和添加劑濃度對超慮膜性能的影響。另外，還對超慮膜的耐酸耐堿性能進行了測試，結(jié)果表明，SPPENK超慮膜具有良好的耐酸和耐堿性能。關(guān)鍵詞：磺化聚芳醚腈酮親合縮合聚合超濾膜制備引言超濾膜分離技術(shù)在膜分離過程中已經(jīng)成為一種成熟的分離技術(shù)。超濾技術(shù)廣泛被應(yīng)用于食品飲料加工過程

4、、生物醫(yī)藥制造、血液滲析、飲用水生產(chǎn)、廢水處理、工業(yè)用水處理以及半導(dǎo)體工業(yè)等領(lǐng)域。隨著超濾膜技術(shù)的發(fā)展，人們對超濾膜提出了各種各樣的特性要求，其中解決膜表面的污染問題變得越來越緊迫。人們普遍認為超濾膜污染主要是由于膜材料的親水性較差造成的，因此超濾膜改性，尤其是在膜表面引入親水性基團是解決問題的關(guān)鍵?；腔磻?yīng)是改性高分子材料常用的方法之一，通過把磺酸基團引入高分子鏈中，一方面可以提高材料的親水性，另一方面可以使改性的高分子具有荷電性能。具有荷電性的超濾膜被認為具有排斥帶有相同電荷的溶質(zhì)或者膠體粒子，因而可以提

5、高截留性能，同時又可以降低膜污染。磺化反應(yīng)一般有兩種過程，一是后磺化過程，即對聚合物用磺化反應(yīng)試劑進行直接改性；二是，先對聚合單體進行磺化，然后進行聚合。比較這兩種方法，顯而易見的是第一種方法比較簡單，但是反應(yīng)過程中容易造成聚合物主鏈在強氧化劑作用下發(fā)生斷鍵，從而使聚合物性能下降，另外磺化試劑用量比較大，容易對環(huán)境造成污染。第二種方法則克服了第一種方法的缺點，而且可以精確控制磺化度。迄今為止第一種方法進行聚合物改性的研究報道已經(jīng)很多[1-5]。第二種方法則被廣泛應(yīng)用于質(zhì)子交換膜用材料的合成[6-12]，該方法

6、應(yīng)用于超濾膜材料制備還沒有報到。本文以直接聚合法合成了不同磺化度的SPPENK，并以此為膜材料，以N-甲基吡咯烷酮為溶劑，水為凝膠劑，用相轉(zhuǎn)化法制備了系列磺化聚芳醚腈酮超濾膜。通過設(shè)計正交實驗，考察了磺化度，聚合物濃度，添加劑種類，添加劑濃度對膜性能的影響。另外，還對膜的耐酸耐堿性能進行了測試。Scheme1SynthesisofSPPENKs1實驗部分1.1化學(xué)試劑（略）1.2聚合物制備由于雙酚單體DHPZ反應(yīng)活性具有不對稱性，我們采用了兩步聚合工藝，即第一步，先將DHPZ與反應(yīng)活性較低的磺化二氟酮，二氯苯

7、腈進行預(yù)縮聚，然后將活性高的二氟酮加入反應(yīng)體系獲取高分子量的聚合物。反應(yīng)式如圖1所示。聚合物在NMP中的特性粘度大于0.8，說明聚合度較高。合成的聚合物由紅外、核磁等進行表征，表明其結(jié)構(gòu)正確。聚合物的TGA及DSC曲線則表明其具有良好的耐熱性能。1.3超濾膜制備及性能測試NoDS/%Polymercontent/wt%AdditivesAdditivescontent/wt%1510EgOH02513Dioxane43516Butanol841010Dioxane851013Butanol061016EgOH

8、472010Butanol482013EgOH892016Dioxane0EgOH:EthyleneGlycolTable1Theortho-experimentsofthecastingsolutions相轉(zhuǎn)化法制備超濾膜。過程如下：配制聚合物溶液—過濾—脫泡—刮膜—凝膠—凈水浸泡。表1為本文設(shè)計的正交實驗表。實驗重點考察了聚合物磺化度，聚合物濃度，添加劑種類以及添加劑含量對膜性能的影響。實驗條件