高分子膜材料的制备方法
高分子膜材料的制备
方法
xxx级
xxx专业xxx班
学号：xxxxxxx
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高分子膜材料的制备方法
xxx
（xxxxxxxxxxx，xx）
摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。
关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法
1.引言
膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。
2.膜材料的制备方法
2.1 浸没沉淀相转化法
1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。所谓相转化法制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。
2.1.1 浸没沉淀制膜工艺
目前所使用的膜大部分均是采用浸没沉淀法制备的相转化膜。在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散进入凝固浴（J2），而非溶剂扩散到刮成的薄膜内（J1），经过一段时间后，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离（结晶作用），成为两相，聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。
浸入沉淀法至少涉及聚合物/溶剂/非溶剂3个组分，为适应不同应用过程的要求，又常常需要添加非溶剂、添加剂来调整铸膜液的配方以及改变制膜的其他工艺条件，从而得到不同的结构形态和性能的膜。所制成的膜可以分为两种构型：平板膜和管式膜。平板膜用于板
框式和卷式膜器中，而管式膜主要用于中空纤维、毛细管和管状膜器中。
2.2 应力场下熔融挤出-拉伸制备聚烯烃微孔膜
聚烯烃微孔膜主要是利用热致相分离和熔融挤出-拉伸工艺制备。在热致相分离过程中，高聚物与稀释剂混合物在高温下形成均相熔体，随后在冷却时发生固-液或液-液相分离，稀释剂所占的位置在除去后形成微孔。而在熔融挤出-拉伸过程中，以纯高聚物熔体进行熔融挤出，微孔的形成主要与聚合物材料的硬弹性有关系，在拉伸过程中，硬弹性材料垂直于挤出方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔，然后通过热定型工艺固定此孔结构。由于拉伸法在制膜过程中不需要任何添加剂，对环境无污染，适合大规模的工业化生产。拉伸法生产成本低、应用广泛，用此法生产的膜的产值、产量远远超出热致相分离法。
拉伸成孔法制备中空纤维微孔膜最早由日本三菱人造丝公司的镰田健资等人于1975年开始研究，1980年实现工业化生产。
拉伸法制备平板膜由美国Celanese公司M.Druin等于20世纪70年代初首先研制成功。
2.2.1 微孔膜的成孔原理及工艺
2.2.1.1 微孔膜的成孔原理
首先在相对低的熔融温度，高牵伸条件下制备硬弹性纤维或平板膜，由于在纺丝和热处理过程中形成了大量垂直于挤出方向而平行排列的片晶结构。在拉伸时，平行排列的片晶结构网络被拉开（储存了
表面能），同时片晶之间形成了大量的微纤结构（提高了熵变值），所以一旦回复形变时即产生硬弹性，因而拉伸膜壁就会形成大量的由拉开片晶之间的微裂纹和其中的微纤结构所组成的微孔结构。此时，只要经过热定型处理（微纤结构进一步结晶化），就能固定这种微孔结构，得到微孔膜。
2.2.1.2 微孔膜的制备工艺
聚烯烃微孔膜的制备工艺一般是先在应力场下熔融挤出制备硬弹性中空纤维或平板膜，再进行热处理以得到具有垂直于纤维轴平行排列的片晶结构，然后控制一定的拉伸速度进行拉伸（一般先进行冷拉，然后热拉），最后将拉伸后的纤维或膜在一定温度下热定型，使拉伸所产生的微孔结构保留下来，即可得具有一定微孔结构的微孔膜。
2.3 热诱导相分离法（TIPS）制备聚合物微孔膜
20世纪80年代初，Castro专利提出了一种较新的制备微孔膜的方法，即热诱导相分离法（thermally induced phase separation，简称TIPS），随后美国专利及一些研究论文对其做了报道。该方法是将聚合物与高沸点、低分子量的稀释剂在高温时（一般高于结晶高聚物的熔点T m）形成均相溶液，降低温度又发生固-液或液-液相分离，而后脱除稀释剂就成为聚合物微孔膜。这种由温度改变驱动的方法称为热诱导相分离。许多结晶的、带有强氢键作用的聚合物在室温下的溶解度差，难有合适的溶剂，故不能用传统的非溶剂诱导相分离的方法制备膜，但可以用TIPS法，如聚烯烃或其共聚物及其共混物等都
可以用TIPS法得到孔径可控的微孔膜，根据需要可以制得平板膜、中空纤维膜、管状膜。TIPS法制备微孔膜的过程、成膜条件与孔结构形态的关系正引起人们的很大兴趣并已有较系统的研究。TIPS在工业上主要有两个应用领域：控制释放和微滤。
2.3.1 TIPS法制备微孔膜的特点
①拓宽了膜材料的范围
②可得到各式各样的微孔结构。通过改变TIPS的条件可以得到蜂窝状结构（cellular）或网状结构（lacy）；膜内的孔可以是封闭的（close），或开放的（open）；孔径分布可相当窄。
③可以制备相对较厚的各向同性微孔结构，用于控制释放，若膜制备过程中冷却时施加一个温度梯度或浓度梯度，还可以得到各向异性微孔结构。
④孔径及孔隙率可调控，孔隙率高。相分离是热诱导，与溶剂-非溶剂诱导相分离相比，需要控制的参数变化小，改变一个或几个条件就能达到调节膜孔径和孔隙率的目的，并有很好的重现性。
⑤制备过程易连续化。
2.3.2 TIPS制备微孔膜的步骤
T IPS法制备微孔膜主要有溶液的制备（可以连续也可以间歇制备）、膜的浇铸和后处理三步，具体步骤如下。
①聚合物与高沸点、低分子量的液态稀释剂或固态稀释剂混合，在高温时形成均相溶液；
②将溶液制成所需要的形状（平板、中空纤维或管状）；
③溶液冷却，发生相分离；
④出去稀释剂（常用溶剂萃取）；
⑤除去萃取剂（蒸发）得到微孔结构。
2.4 聚合物/无机支撑复合膜的制备技术进展
聚合物膜具有性能优异、品种多等优点，从而大规模应用于水处理、化工、生物、医药、食品等领域。但聚合物膜存在不耐高温、抗腐蚀性差、机械强度不好、化学稳定性差等缺点，并且易堵塞，不易清洗。无机膜则具有许多独特的性质，如机械强度高、热稳定性好、耐化学和生物侵蚀、使用寿命长，并且易于消毒和清洗。但是无机膜的不足之处在于抗污染能力差，分离选择性差，而且陶瓷膜大多数有无机氧化物制得，因而不能在碱性条件下使用。
复合膜按结构可以分为3种：无机物填充聚合物膜；聚合物填充无机膜，也称为聚合物/无机支撑复合膜；无机/有机杂聚膜。
2.4.1 聚合物溶液沉淀相转化法
沉淀法主要是溶剂蒸发沉淀相转化法，方法是将聚合物溶液刮涂于无机支撑物上，无机物可以是多孔的或无孔的，使溶剂蒸发。然后加热，于是得到了均匀致密的聚合物膜皮层。根据需要可以反复进行以上过程。除了刮涂外，还可以采取浸涂、喷涂或旋转涂覆。此复合膜有机相与无机相之间主要为物理相互作用，所得到的聚合物膜厚在0.1~100μm。这样的复合膜有聚四氟乙烯（PTFE）/陶瓷膜、全氟磺化离子交联（PSI）/陶瓷膜、聚乙烯醇（PVA）/陶瓷膜、聚二甲基硅氧烷（PDMS）/陶瓷膜、硅橡胶（SR）/陶瓷膜、聚醚砜酮（PPESK）
/陶瓷膜等。
2.4.2 表面聚合法
通过化学方法使聚合物复合在无机支撑膜的表面或孔中。这种方法包括两层意思，一是直接在无机膜表面进行单体的共聚或均聚，无机膜和聚合物膜之间是物理相互作用；二是对无机膜表面进行改性，使无机膜表面具有活性部位，然后通过活性部位进行单体的接枝聚合，这里无机膜和聚合物膜之间是通过化学键相互连接的。
2.4.2.1 直接表面聚合法
（1）气相聚合法
Li等人在多孔玻璃上通过气相聚合反应制备了硅氧烷（SP）/无机复合膜。所使用的单体是二氯二甲基硅氧烷和二氯甲基乙烯硅氧烷，催化剂为NH3或（NH4）2CO3。复合膜的制备过程如下：将管式多孔玻璃膜于常温下浸在H2O2中两天，取出后用蒸馏水清洗数次，然后在真空状态下于129℃干燥2小时；气相的单体和催化剂分别引入玻璃管的外壁与内壁，在室温下玻璃管内壁上的聚合反应发生了，反应20小时之后，将玻璃管膜用蒸馏水清洗，然后于150℃干燥2小时，SP/玻璃复合膜就制备成功了。
（2）溶液聚合
在溶液中直接在无机支撑膜表面进行聚合反应。制备这种复合膜有意义的一种有机物材料之一就是凝胶。凝胶一个显著的性质是当凝胶内部的环境（如温度、pH值、离子组成、溶剂组成或电场）发生变化时，在凝胶中相应会发生可逆的体积变化，正是这种可逆的凝胶
内部体积的变化使得凝胶膜对有机溶剂/水混合物进行有效的分离。凝胶的机械强度太低，无法自身形成分离膜，必须将它复合在支撑膜上。
（3）电化学合成法
这个方法是在一个微孔无机支撑膜表面，电化学引发进行聚合反应，在支撑膜表面得到一聚合物膜。微孔Al2O3陶瓷膜表面镀上一层超薄金属膜，金属膜很薄不可能堵住陶瓷膜孔。原电池包括，修饰的陶瓷膜作为工作电极，Ag线作为准参比电极，Pt片作为对电极，NaCl 溶液作为电解质，将聚合的单体溶液与电解质溶液混合，当电压从0上升到2.75V再返回时，工作电极即陶瓷膜表面聚合反应被引发并进行。
（4）光化学合成法
此方法是，通过光化学反应使单体在无机支撑膜上聚合。无机支撑膜置于过滤纸上，过滤纸吸收了反应单体的溶液并达到饱和；滤纸中的溶液通过毛细管作用进入无机膜孔，上升至膜的表面，并且在膜上形成了一薄层溶液膜；接着用Xe弧灯照射膜表面，引发聚合反应，这样在无机膜就形成了超薄聚合物膜。通过在膜上方的气相中添加光引发剂，可以提高聚合反应速率。
2.4.2.2 表面接枝聚合法
（1）等离子体接枝聚合法
等离子体聚合作为一种较新的聚合方法，目前主要用于有机高分子领域，但也有人开始用它来制备有机-无机复合膜。如无机多孔膜
用等离子体处理后，一定条件下再与聚合单体接触，单体就会在其表面和孔壁上接枝聚合，生成线性聚合物，聚合反应可以通过在反应管中引入空气终止，最终可得到接枝程度不同的填充型复合膜。这种方法中接枝与无机膜表面是共价键相连的，因此这类复合膜中层与无机膜层之间结合的非常紧密。
2.4.3 部分热解法
聚合物的热解即是它在高温环境下发生的降解过程。完全热解时，聚合物中所有不稳定的共价键都会断裂，不稳定的元素都被蒸发移走，一般得到的是脆性产品。样品在高温条件下放置的时间太短或是温度偏低，它就只能部分热解，生成物中还会有大量有机成分存留下来。它既保留了部分原来的弹性，热稳定性又大大提高，并且调节热解温度可以控制产品中有机组分与无机组分的比例，从而调节其性能。
2.5 高分子分离膜制备的新方法
2.5.1 高湿度诱导相分离制备微孔膜
具有高度规整结构的微孔膜在化学、生物、生命科学和材料科学等方面受到了人们极大地关注。多孔薄膜在分离膜、光子学、光电设备、微反应器，微型组建的微排列等方面都有着其广泛的应用。以前，微结构材料可以用微缩工程技术得到，即将微尺寸的图案刻蚀到特定的材料上去。然而，石印技术不仅复杂而且价格昂贵。相比较而言，自底向上的自组装技术使用纳米尺寸微粒（比如胶体、嵌段共聚物甚至细菌）作为材料在他们周围集结的模板。将模板除去之后得到规整
的多微孔的薄膜，是一个新的挑战。
2.5.2 超临界二氧化碳制备聚合物微孔膜
用于微滤、超滤的多孔膜多是采用相转化法制备的，均相的聚合物溶液经历温度改变或加入非溶剂而发生相分离，均相的溶液成为富聚合物相和贫聚合物相两相体系，其中固态的富聚合物相成为膜的主体，液态的贫聚合物相成为膜的孔。该方法需要使用大量的有机溶剂，而且残留在膜中的有机溶剂影响膜的性能，造成溶剂浪费。
2.5.2.1 超临界CO2制备微孔聚合物膜的特点
①超临界CO2传质系数高，可在较短时间内达到平衡浓度，因而缩短了加工时间。
②超临界CO2可使聚合物膜快速干燥而不破坏其结构（不存在气-液界面）。
③溶剂容易回收（减压后溶解在超临界CO2中的溶剂与气体CO2分开）。
④CO2可循环使用。
⑤CO2的低毒性与环境友好性。
⑥化学惰性不可燃，操作安全，价廉易得。
作为非溶剂，CO2是线性的小分子，比其他的非溶剂更容易扩散到聚合物中去，CO2能够降低几乎所有的有机溶剂的内聚能，有机溶剂在超临界CO2中的扩散系数比传统的液体溶剂高1-2个数量级，溶剂与非溶剂的质量传递速率加快则加快了相分离速度，因此得到具有亚微米结构的材料。
2.5.3 自组装制备分类膜
自组装（self-assembly，简称SA）由Bigelow及其合作者于1946年首先提出，其基本原理由Bigelow的合作者Zisman于1946年阐明，Sagiv于1980年首先报道了用正十八烷基三氯硅烷OTS-C18H37SiCl3吸附在玻璃表面而形成的第一个自组装单分子膜（self-assembled monolayers，简称SAMs），从此将自组装作为一种专门的成膜技术进行研究。
2.5.
3.1 利用分子自组装原理制备分离膜
利用自组装的方法制备分离膜就是将一个个结构单元构筑成具有一定孔隙率和孔分布的平面或空间孔结构。这种制膜方法的关键是如何制作结构单元以及如何将结构单元有规则的排列在微孔支撑层上并很好的将其固定成膜。主要制备方法有以下3种：天然生物分子识别自组装、吸附自组装、简单裱糊组装。
（1）蛋白分子自组装
分离提取某种蛋白质，利用其分子识别作用将其组装到多孔支撑层上，可以制得需要的微孔膜或者温敏膜。制备这种分离膜首先要将一定的细胞分离培养，然后将培养的细胞通过压力驱动沉降到支撑层上，然后用戊二醛交联固定。其中支撑层只是提供支撑作用以提高膜的强度，其他性能都取决于表面的组装层。选用的蛋白不同、经过的沉积顺序不同，膜表面电荷不同，因而制得的膜表面性能不同，并且吸附到复合膜表面大分子的数量强烈依赖于溶液性能和支撑层的表面性能。
（2）吸附自组装制备分类膜
吸附自组装就是通过不同官能团之间的共价键、配位键、氢键或者相反电荷之间的静电作用将聚合物分子组装到一起。所以，根据组装作用力又可以分为静电吸附自组装和化学吸附自组装。
①静电吸附自组装
静电吸附自组装是将表面带有一定电荷的多孔支撑材料交替浸没到聚阳离子和聚阴离子的溶液中，利用相反电荷之间的作用力作为驱动力使聚电解质逐层沉积到基质上，每浸没一次都要用大量的去离子水充分漂洗以除去结合不牢的聚电解质离子。
通过这种简单的重复吸附过程，可以制备厚度精度为
0.4-0.6nm、单层膜厚度为0.5-3nm、表面带有不同电荷的单层
或多层膜。膜的厚度与自组装层数成线性关系，并且可以通过紫外光谱（UV）和小角X射线衍射(SAXY)定量监测。
②化学吸附自组装
化学吸附自组装是基于基质和有机聚合物分子之间强烈的化学吸附作用而进行的组装。这种膜在制备过程中一般先将支撑膜进行表面处理（沉积一层金或者表面活性剂），再将具有pH值影响性或者温度影响性的高分子链组装到膜表面，从而制得具有pH值响应的离子选择性膜护着其他渗透分离膜。在此过程中，组装分子表面不带电荷，化学吸附自组装与静电自组装的这一重要区别使他们在应用上也有显著的不同。化学吸附自组装膜的优点是自组装使膜的性能可以弹性控制，多官能团大分
子可以引到膜表面；因为孔径可以通过沉积金层的厚度或吸附
层的厚度来调节，所以基体具有很好的结构和很窄的孔径分布；
失活的功能团可以通过解吸附从表面脱除。
（3）简单裱糊组装
除了以上两种典型的方法外，近年来还出现多种形式的微孔组装方法，如Satoshi Nago等提出的简便的裱糊法。他们将苯乙烯（PS）、二乙烯基苯（DVB）、叔戊醇（AmoH）、聚丙二醇（PPG）、过氧化苯甲酰（BPO）混合后涂覆在聚氯乙烯（PVC）膜表面，通过加热引发单体聚合，由于各自的溶解性不同，聚合过程中会产生相分离而使聚合物以微球形式聚集，从而产生微孔结构。
3 结语
膜分离技术已广泛应用于石油、化工、轻工、食品、废水处理等领域，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段，亦是化学工程学科发展的新增长点，在废水处理中有其他方法无法比拟的优势。但是，目前新型的膜材料、膜制备技术以及膜组件价格和膜污染问题影响着它在工业生产中的广泛使用。
膜科学是一门系统科学，其研究需要多方面的基础知识，虽然通过不断研究膜技术已经涉及很多应用领域，但是其还远未达到完善的程度，所以应该更加深入的研究膜材料结构的可控设备，进一步提高膜材料的性能，降低成本，使膜分离技术更加广泛的应用于石油、化工、食品、环境治理、医药等领域。
参考文献：
⑴杨宗伟.分离膜材料和膜制备技术的研究进展：四川：四川化工职业技术学院
⑵徐又一，徐志康等编.高分子膜材料.北京：化学工业出版社
高分子功能膜材料
第八章高分子功能膜材料 膜是一种能够分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种物质的二维材料，在自然界中随处可见。天然存在的膜有生物膜，膜也可以人工制作，如高分子合成膜。膜可以是均相的，也可以是非均相的；可以是对称的，也可以是非对称的；可以是固体的，也可以是液体的；可以是中性的，也可以是带电荷的。膜的厚度可从几微米到几毫米不等。 随着科学的发展，越来越多的人工合成膜相继被开发出来，应用到各个行业中，起到分离和选择透过等重要作用。高分子功能膜作为人工合成膜中的重要一员，在药物缓释、膜修饰电极、气体分离等领域表现出特殊的分离功能，并因其广阔的应用前景而受到极大的关注。本章将主要讨论高分子功能膜的分离原理，并以主要的分离膜为代表，介绍其制备方法和应用。 8,1 概述 8.1.1 高分子分离膜的分类 高分子分离膜是具有分离功能，即具有特殊传质功能的高分子材料，又称为高分子功能膜。其形态有固态，也有液态。高分子分离膜的种类和功能繁多，不可能用单一的方法来明确分类，现有的分类既可以从被分离物质的角度分，也可以从膜的形状、材料等角度分，目前主要有以下几种分类方式。 8.1.1.1 按被分离物质性质分类 根据被分离物质的性质可以将分离膜分为气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜和微生物分离膜等。 8.1.1.2按膜形态分类 根据固态膜的形状，可分为平板膜(flat membrane)、管式膜(tubular membrane)、中空纤维膜(hollow fiber)、毛细管膜以及具有垂直于膜表面的圆柱形孔的核径蚀刻膜等。液膜是液体高分子在液体和气体或液体和液体相界面之间形成的膜。 8.1.1.3按膜的材料分类 从膜材料的来源来看，分离膜可以是天然的也可以是合成的，或者是天然物质改性或再生的。不同的膜材料具有不同的成膜性能、化学稳定性、耐酸、耐碱、耐氧化剂和耐微生物侵蚀等，而且膜材料对被分离介质也具有一定的选择性。这类膜可以进一步分为以下几类。 (1)纤维素衍生物类纤维素类膜材料是研究最早、应用最多的高分子功能膜材料之一．主要有再生纤维素、硝酸纤维素、二醋酸纤维素和三醋酸纤维素、乙基纤维素等。 (2)聚烯烃类聚烯烃及其衍生物是重要的高分子聚合物，很多都可以用于制备气体分离膜，如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈等。 (3)聚酯类涤纶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯这类树脂强度高、尺寸稳定性好、耐热和耐溶剂性优良，被广泛用于制备分离膜的支撑增强材料。 (4)聚酰（亚）胺类尼龙-6和尼龙-66是这一类分离膜材料的代表，常用于反渗透膜和气体分离膜的支撑底布，芳香族聚酰胺是第二代反渗透膜材料，用于中空纤维膜的制备。含氟聚酰亚胺作为具有实用前景的气体分离膜材料目前处于开发阶段。用聚酰胺类制备的膜，具有良好的分离与透过性能，且耐高压、耐高温、耐溶剂，是制备耐溶剂超滤膜和非水溶液分离膜的首选材料，缺点是耐氯性能较差。 (5) 聚砜类这类材料包括聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、磺化聚砜等，是高机械强度的工程塑料，具有耐酸、耐碱的优点，多用于超滤膜和气体分离膜的制备，较少用于微滤，可在80℃下长期使用，缺点是耐有机溶剂的性能较差。
高分子膜材料的制备方法
高分子膜材料的制备 方法 xxx级 xxx专业xxx班 学号：xxxxxxx xxx
高分子膜材料的制备方法 xxx （xxxxxxxxxxx，xx） 摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。 关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法 1.引言 膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。 2.膜材料的制备方法
2.1 浸没沉淀相转化法 1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。所谓相转化法制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。 2.1.1 浸没沉淀制膜工艺 目前所使用的膜大部分均是采用浸没沉淀法制备的相转化膜。在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散进入凝固浴（J2），而非溶剂扩散到刮成的薄膜内（J1），经过一段时间后，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离（结晶作用），成为两相，聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。 浸入沉淀法至少涉及聚合物/溶剂/非溶剂3个组分，为适应不同应用过程的要求，又常常需要添加非溶剂、添加剂来调整铸膜液的配方以及改变制膜的其他工艺条件，从而得到不同的结构形态和性能的膜。所制成的膜可以分为两种构型：平板膜和管式膜。平板膜用于板
高分子分离膜材料的结构与性能(精)
膜材料的结构与性能 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
膜材料的结构与其性能之间的关系，是膜研究的重要内容。对于分离膜，其分离性能中的透过率和选择性分别依赖于膜的孔径和材料性质、被分离物的体积和性质以及二者之间的相互作用。根据材料微观和宏观结构，从以下几个层次对分离膜结构与性能之间的关系进行分析。 １.化学组成 化学元素及化学基团是物质组成的基础，决定了物质的基本性质，如氧化还原性、酸碱性、极性、溶解性和物理形态等。化学组成还决定了分离膜材料的化学稳定性，亲水性或亲油性，以及对被分离材料的溶解性等，直接影响膜的透过性、溶胀性、毛细作用等性质。在分子结构中增强极性基团，如羟基、羧基、磺酸基，膜的亲水性会改善；以氧原子、硫原子等引入到聚合物主链中，或将极性较大的基团，如三氟甲基接枝在聚合物主链上，聚合物的柔性会增加，分子量增大，在气体分离膜应用过程中有利于气体的透过。 2.高分子链段 构成高分子分离膜材料的单体和链段的结构，对聚合物的结晶性、溶解性、溶胀性等性质起主要作用，也在一定程度上影响分离膜的力学性能和热学性能。对于均聚物，单体的结构最重要，其次包括聚合度、分子量、分子量分布、分支度、交联度等。对共聚物，链段结构，如嵌段共聚、无规共聚、接枝共聚等因素直接影响分离膜的各种性质，包括立体效应和化学效应的产生。 3.高分子立体构象 聚合物分子的微观结构，多与分子间的作用力相关，如范德华、氢键力、静电力。这直接影响膜制备的粘度、溶解度，也与成膜后的力学性能和选择性密切关系。聚合物分子间作用力的增加则倾向于形成结晶度高的分离膜。 4.聚集态和超分子 聚合物高分子的排列方式和结晶度，以及晶胞的尺寸、膜的孔径和分布等因素，与膜材料的使用范围、透过性能、选择性等密切相关。高分子材料的聚集态结构和超分子结构与分离膜的制备条件和方法以及后处理工艺等更是相互联系。 5.分离膜的形态 目前常见分离膜的形态主要有管状膜、中空纤维膜、平板（平面）膜。管状分离膜便于清洗，适合连续操作和动态研究分析，多用于高浓度料液或污物较多的物料分离，缺点是能耗大，有效分离面积小；中空纤维膜的力学性能强，适合高压场合的分离操作，缺点是容易被污染且难以清洗；平板膜是宏观结构最简单的一种，适用于各种分离形式，制作简单，使用方便，成本低廉，适用性最广泛。
高分子材料的合成工艺
高分子材料的合成工艺 1.1 基本概念 单体(Monomer)----高分子化合物是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。高分子通常由103～105个原子以共价键连接而成。由于高分子多是由小分子通过聚合反应而制得的，因此也常被称为聚合物或高聚物，用于聚合的小分子则被称为“单体”。 链节(Repreat unit)----链节指组成聚合物的每一基本重复结构单元。 聚合度(Dregree of Polymerization)----衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以n表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以x表示。聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此聚合度是统一计平均值。 自由基----是指带电子的电中性集团，具有很高的反应活性。 引发剂（Initiator）----又称自由基引发剂，指一类容易受热分解成自由基（即初级自由基）的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。 分子量（molecular weight）----化学式中各个原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量（Relative molecular mass），用符号Mr表示。 分子量分布（molecular weight distribution）----由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法。 均聚物(Homopolymer)----由一种单体聚合而成的聚合物。 共聚物(Copolymer)----由一种以上单体聚合而成的聚合物，生产聚合物的聚合反应成为共聚反应。 无规共聚物(Random Copolymerization)---- 在高分子链中不同单体单元的序列分布无规则。A和B两种单元在链中的排列顺序是不能预示的。在烯类单
功能高分子材料研究进展
功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;
高分子分离膜的应用及发展综述
高分子分离膜的应用及发展综述 江苏技术师范学院化学与环境工程学院 09应化2Z 摘要：高分子分离膜是用高分子材料制成的，具有选择性透过功能的半透性薄 膜。本文介绍高分子分离膜的主要材料、分类以及高分子分离膜在日常生活中的广泛应用，并且论述了高分子分离膜的发展历程以及发展前景等。 关键词：高分子离子膜 高分子分离膜概述 高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的 [7]。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。 高分子分离膜主要材料及制备 最初用作分离膜的高分子材料是纤维素酯类材料。后来，又逐渐采用了具有各种不同特性的聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亚胺等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物也越来越多地被用于制分离膜，使其具有单一均聚物所没有的特性。 1. 二氧化碳回收膜：是日本工业技术化学研究所新发明的一种环境保护膜，它是用聚醚矾合成的一种琼脂凝胶状薄膜。这种高分子膜可以分离和回收工厂或火力发电厂排放的二氧化碳，其效率达到世界先进水平。 2. 废水净化膜：瑞典发明。它主要是依靠一个命名为“Antric”的废水处理系统。这种系统是塔状结构，当它作用于废水上时，可以使废水中的有机物去除，同时产生一种含硫气体。这种气体在经过清洁器净化，即可以分离出硫元素而废水页已变得澄清无毒。 3. 诊测癌患膜：日本医学家将蚕丝溶解、干燥成一种超纯丝素膜，附上与抗原反应的单克隆抗体后，即可用来诊断癌症。由于它可使抗体固化在素膜上，加入血液与过氧化酶的抗体后，通过用装有载电极的免疫传感器测定所释放的氧气的数量，即可诊断是否患癌症。 4. 除臭生化膜：可除去70%~90%的抓硫醇、硫化氢等恶臭。同时还可除去体臭及卫生间、厨房、饲养场和医院等场所的臭味。 5. 食品空气保鲜膜：可以保鲜食品。 6. 超铜电导膜：非常易于导电。 7. 无电阻耐蚀膜：耐腐蚀的一种高性能氛基阴离子交换膜，把氛基阳离子交换膜改变为具有阴离子型阴离子交换基极性开关的一种膜。可以用来制造各种高性能电池以及高温电渗析的隔膜等。
高分子分离膜材料综述
《功能材料》课程论文考核表
高分子分离膜材料的研究进展 应用化学1005410220 袁强 摘要：高分子分离膜是用高分子材料制作而成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。本文将简单介绍高分子分离膜材料的起源、发展史，重点介绍高分子分离膜材料的应用前景和研究现状。 关键词：高分子材料；高分子分离膜；分离；材料 1．高分子分离膜概述 高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。 2．高分子分离膜的起源和发展史 2.1．国外高分子分离膜发展史 1849年，德国学者惠柏思用硝基纤维素制成第一张高分子膜。 1920年，麦克戈达开始观察和研究反渗透现象。 1930年，人们将纤维素膜用于超滤分离。 1940年，离子交换膜开发和利用电渗析方法建立。 1950年，加拿大学者萨利拉简研究反渗透。 1960年，洛萨和萨利拉简成功制备了具有完整表皮和高度不对称的第一张高效能反渗透膜，为该法奠定了基础。 1970年以来。超滤膜、微滤膜成功开发和应用，有支撑的液膜和乳液膜及气体分离膜也相继问世。 2.2．国内高分子分离膜发展史 我国的膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的，六十年代进入开创阶段。1965年着手反渗透技术的探索。1967年开始全国的海水淡化会战。大大促进了我国膜技术的发展。70年代进入开发阶段。这时期，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他膜的开发阶段。 3.高分子分离膜所用到的材料 最初用作分离膜的高分子材料是纤维素酯类材料。后来，又逐渐采用了具有各种不同特性的聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺(见芳香族聚酰胺纤维)、聚四氟乙烯（见氟树脂）、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亚胺等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物（见聚合物）也越来越多地被用于制分离膜，使
功能高分子材料复习提要讲解
功能高分子材料复习提要 （答案仅供参考） 一．名词解释： 1．功能高分子材料：指与常规聚合物相比，除了具有一定的力学性能之外，还具有特定功能(如导电性、光敏性、催化性、化学活性和生物活性等)的高分子材料。 2．功能高分子材料化学：以功能高分子材料为研究对象，研究它们的结构和组成、物理化学性质、制备方法及其应用的科学，就称为功能高分子材料化学。 3．结构型功能高分子材料：是指在大分子链中具有特定功能基团的高分子材料，这种材料所表现的特定功能是由于高分子本身的结构因素决定的。 4．复合型功能高分子材料：是指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能(如导电、导磁等)的其它材料进行复合而制得的功能材料。 5．渗透系数：是指在单位时间、单位膜面积通过的被测物与单位膜厚度所施加的驱动力的比值。 6．高分子骨架的邻位效应：在功能高分子材料中，高分子骨架上邻近功能基团的一些结构和基团对功能基的性能具有明显的影响力，这种作用称为高分子的邻位效应。 7．高分子骨架的模板效应：模板效应是指利用高分子骨架的空间结构，包括构型和构象，在其周围建立起特殊的局部空间环境，在有机合成和其他应用场合提供一个类似于工业上浇铸过程中使用的模板的作用。 8．聚合物的半透性：指聚合物对某些气体或液体有一定透过性，而对另外一些物质没有透过性，或者透过性很小。 9．一次功能：指向材料输入的能量和从材料输出的能量同种形式时，即材料仅起能量传送作用时的这种功能称为一次功能。 10．二次功能：指向材料输入的能量和输出的能量不同形式时，即材料起能量转换作用时的这种功能称为二次功能。 11．功能高分子材料的多功能复合：将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，形成的新的功能材料具有任何单一功能高分子均不具备的性能，这一结合过程被称为功能高分子材料的多功能复合过程。 12．阳离子交换树脂：带有酸性基团(即可解离的反离子是H+或金属阳离子)，能与阳离子进行交换反应的称作阳离子交换树脂。 阴离子交换树脂：带有碱性基团(即可解离的反离子是OH-或其它酸根离子)，能与阴离子进行交换反应的称作阴离子交换树脂。 13．交换容量：交换容量也叫交换量，是指一定数量的离子交换树脂所带的可交换离子的数量。通常把交换容量分为总交换容量、工作交换容量和再生交换容量。总交换容量表示单位重量(或体积)树脂中所具有的可交换离子的总数，它反映了离子交换树脂的化学结构特点。工作交换容量是指离子交换树脂在一定工作条件下表现出的交换量，它是离子交换树脂实际交换能力的量度。再生交换容量是离子交换树脂在指定再生剂用量条件下的交换容量。 14．高吸水性树脂：是指含有强亲水性基团并具有一定交联度，能吸收数百倍至数千倍于自身重量水的功能性高分子材料。 15．絮凝作用：凡具有吸附架桥或表面吸附而导致分散相成絮团沉降的过沉叫做絮凝作用。起絮凝作用的药剂即絮凝剂。
高分子膜材料
高分子膜材料 姓名：*** 指导老师：** 专业：高分子材料2011年6月8号
摘要：高分子膜材料具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点。本文介绍高分子膜材料的分类、性能以及高分子膜材料在工业、农业以及日常生活中的应用，主要是论述高分子膜材料的研究进展以及发展前景等。 前言：高分子膜材料虽然很早就出现，但是对它的研究还是近些年来才开始。在上世纪20年代，由于石油工业的发展促进了三大合成材料品种的不断增多，高分子膜材料的应用范围也在逐渐扩大。由包装膜开始，在30年代已经将纤维膜应用于超滤分离；40年代则出现了离子交换膜和点渗析分离法；50年代出现了饭渗透法膜分离技术；60年代又加拿大和美国学者分别成功的制造出了高效能膜和超过滤膜，总之，国外高分子膜材料技术的发展是迅速的。近年来，我国的科研工作者也开始重视这方面的研究，膜的汇总类及应用范围在不断扩大，其中用量最大的是选择性分离膜，如离子交换膜、微孔过滤膜、超过滤膜、液膜、液晶膜等等。目前已应用的领域有核燃料及金属提炼、气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的孩子早、医药、食品农药、化工等各个方面。
众所周知，进入二十一世纪以后，环境已经成为制约各国发展的重要因素，各种各样的工业废水、废气以及工业垃圾对环境造成了巨大破坏。而高分子膜材料以其独特的微处理性可以很好的清除废水、废气以及工业垃圾中所含有的有毒重金属、有机物和矿物质等物质，因而在新世纪高分子膜材料必然迎来新的发展。
目录 第一节：高分子膜材料的研究分类 (2) 第二节：各种高分子膜材料的的介绍 (3) 第三节：高分子膜材料的发展前景 (5) 第四节：高分子膜材料的性能 (6) 第五节：高分子膜材料的应用 (8) 参考文献 (11)
膜材料与常用高分子材料
常见的专用术语： COD—化学需氧量BOD—生化需氧量COC—化学耗氧量OC—耗氧量SS—悬浮物SDI—污染指数TDS—总溶解固体物
一、工程塑料 塑料：以合成树脂为主要组成的材料，通常可在加热，加压条件下塑造成一定形状的产品。 1．塑料的组成 ①合成树脂---由低分子化合物通过缩聚或聚合反应合成的高分子化合物，是塑料的主要组成，决定塑料的类型及基本性能。 ②添加剂-----改进性能 固化剂促进交连-----体型网状结构----更坚硬，稳定 增塑剂提高树脂的可塑性和柔软性 稳定剂防止受热，光作用而过早老化 润滑剂防止成型过程中粘模 着色剂着色 阻燃剂阻燃 填料等增强，性能改造 增强剂石墨，三硫化钼，石棉纤维和玻璃纤维等。 2．塑料的分类及特点 （1）按热性能分类 热塑性塑料加热时软化，可塑造成型，冷却后复硬，可反复进行。 优点：加工成型简便，机械性能较好，是塑料中性能较好的工程塑料。 缺点：耐热性和刚性较差。 典型品种：聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯及其共聚物ABS（丙烯腈，丁二烯和苯乙烯），聚甲醛，聚碳酸酯，聚苯醚等。 热固性塑料初加热时软化，可塑造成型，固化之后再加热将不再软化，不溶于溶剂。 优点：耐热性好，受压不易变形。 缺点：机械性能不好（可加入填料来提高强度） 典型品种：酚醛，环氧，氨基，不饱和聚酯，聚硅醚树脂等。 （2）按使用范围分
通用塑料应用范围广，生产量大，价廉 如：聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚烯烃，酚醛塑料和氨基塑料等。 工程塑料综合工程性能（机械性能，耐热耐寒性能，耐蚀性和绝缘性等）良好。如：聚甲醛，聚酰胺，聚碳酸酯，ABS等。 耐热塑料可在较高温度下工作（100~200℃） 如：聚四氟乙烯，聚三氟氯乙烯，有机硅树脂，环氧树脂。 3．常用塑料简介 常用材料及性能
功能高分子膜材料
功能高分子膜材料 作者姓名:朱海 学号：1105200077 （广州大学化学化工学院，广东广州510006） 摘要：功能高分子材料是高分子材料领域中发展最快，最有重要理论研究和实际应用的新领域。 功能高分子材料医其特殊的电学、光学、医学、仿生学等诸多物理化学性质构成功能材料学科研的 主要组成部分[1]。高分功能膜材料是功能高分子材料的重要组成部分，其分离方法简便，快捷，节 约能源这一独特性质在气体分离，海水淡化，污水处理，食品保鲜，混合物分离等方面得到广泛的 应用，在医学和药学方面应用研究也取得了较大进展[2]。 关键字：概述；特点；分类；分类原理；制备；发展趋势 Functional polymer membrane materials （Fine Chemical Research Institute，Guangzhou University，Guangzhou 510006，Guangdong，China）Abstract: functional polymer materials is the fastest growing in the area of polymer materials, the most important new areas of theoretical research and practical application. D its special functional polymer materials of electrical, optical, medical, bionics, and many other physical and chemical properties constitute the main part of functional materials science research. High functional membrane materials is an important part of functional polymer materials, the separation method is simple, fast, save energy this unique properties in gas separation, water desalination, sewage treatment, food preservation, separation of the mixture, etc widely used, in the aspect of medical and pharmaceutical application research have also made great progress 正文: 1.概述 膜是一种二维材料，智能化的膜是最高标准水平。广泛存在自然界，起着分隔，分离和选择性透过等作用。高分子功能膜由于在不同条件下表现出的特殊性质，已经在许多领域获得应用，而且具有潜在的应用前景。比如在电场作用下的点透析装置，在压力作用下的超滤，微滤，反渗透装置。在浓度梯度下的渗透过滤装置，以及膜修饰电极，非线性光电材料，膜缓释装置等都是功能膜的主要应用领域。这些研究成果被广泛用于工业，农业，医药，环保等领域，对节约能源，提高效率，净化环境做出了重大贡献[3]。 2.膜分离的特点 相对于其他分离方法，膜分离技术有以下优点：除个别情况，如渗透蒸发装外，分离过程没有相变化，因此分离物质的损耗小，能耗小，是一种低能耗，低成本的分离技术。膜分离过程通常在温和的条件下进行，因而对需避免高温分级，浓缩与富集的物质，如果汁、药品、蛋白质具有明显的优点。膜分离装置简单，操作容易，制造方便，易于与其他分离技术结合，其分离技术应用广，对无机物，有机物及生物制品均可适用，并且不会二次污染。但是膜分离过程容易出
高分子膜材料
高分子膜材料 高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前高分子材料在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域得到广泛的应用，已经成为现代社会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料不仅成为工农生产及人们日常生活中不可缺少的材料，也成为发展高新技术所需要的高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。 自从20世纪20年代高分子科学建立以来，功能高分子就随之发展起来。至今已成为高分子科学中的一重要部分，新型功能高分子材料更是在材料科学领域中充满活力。例如特种高分子材料、分离功能高分子材料、高分子微球材料、导电高分子材料、光学性能高分子材料、医用高分子材料等等。这些新材料将成为高分子材料的希望。 膜技术是当代高校分离新技术，与传统分离技术相比，它具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、不污染环境、便于与其他技术集成等非常突出的优点。在当今世界能源、水资源短缺，水和污染日益严重的情况下，膜分离科学得到了世界各国的重视，成为实现经济可持续发展的的重要组成部分。世界著名化学与膜科学专家黎念之院士在访问我国时说：“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工业的未来。”因此，膜技术的发展将有力地推动我国相关行业的发展。 一、高分子膜的分类 1、按膜的材料分 按置备膜的材料种类来分，可将高分子分离膜分为纤维素脂类和非纤维素脂类。 2、按膜的分离原理及适用范围分 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 3、按膜断面的物理形态分 根据分离膜断面的物理形态不同，可将其分为对称膜、不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等。 4、按功能分类 按高分子膜的按功能分类分为离子膜（包括气体分离膜、液体分离膜、液体分离膜、离子交换膜、化学功能膜）、能量转化功能膜（包括浓差量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能转化膜电能转化膜、导电膜）、生
功能高分子材料 练习题
5-3功能高分子材料练习题 一、选择题 1．下列物质中不属于新型有机高分子材料的是() A．高分子分离膜 B．液态高分子材料 C．生物高分子材料 D．工程材料PVC管 答案：D 2．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是() A．分离工业废水，回收废液中的有用成分 B．食品工业中，浓缩天然果汁，乳制品加工和酿酒 C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能 D．海水淡化 答案：C 点拨：A、B、D均是功能高分子分离膜的应用范围，而C中将化学能转换为电能的应是传感膜，将热能转换成电能的是热电膜。 3．具有单双键交替长链(如…—CH===CHCH===CHCH===CH—…)的高分子有可能成为导电塑料。2000年诺贝尔(Nobel)化学奖即授予开辟此领域的3位科学家。下列高分子中可能成为导电塑料的是() A．聚乙炔B．聚乙烯 C．聚丁二烯D．聚苯乙烯 答案：A 点拨：聚乙烯、聚苯乙烯的结构中不含双键；聚丁二烯的结构中也不存在单双键交替；乙炔的加聚产物聚乙炔中存在单双键交替。 4．下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是() A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官 D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 答案：D 点拨：聚乙炔膜是导电高分子材料，主要用于制造电子器件。 5．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等特点。下面是聚丙烯酸酯的结构简式，它属于()
常见高分子膜材料
纤维素类(CA\CN\CN-CA) ●材料特性:来源广;易制备;成膜好;耐氯强;表面光洁;不易结垢;耐污染,蛋白吸附量低. 但PH值适用范围窄,PH=3-7,使用温度低,耐化学性差,易于水解,压密性较差,抗菌性差. ●典性应用:大小输液的除菌过滤;注射液的除菌过滤;疫苗,生物制品和抗生素除菌过滤; 细胞培养基,诊断试剂及含有蛋白质,维生素和防腐剂的制剂的除菌过滤;基因工程产品的除菌过滤;眼药液的除菌过滤;血清,血浆分离的除菌过滤. ●其它应用：用于水相溶液（CA）；预处理，颗粒检测或除颗粒（CN\CN-CA),大孔径膜 （8um\5um\3um)特别适用于细胞收集，生物趋向性分析，小孔径膜（如0.45um)适用于颗粒收集，更小孔径膜（0.22um\0.1um)适用于除菌或除支原体。专用于快速诊断和转印技术（CN） ●灭菌方式:高压灭菌、环氧乙烷熏蒸或?-射线灭菌。 再生纤维素（RC） ●材料特性：RC亦称cellulose Ⅱ.通常由天然纤维素经过化学方法溶解后再经沉淀析 出而得.其分子量一般低于天然纤维素低,结晶度较低.具有较好的亲水性,耐污染性强,通量衰减低,具有较好的耐溶剂性能,可以耐绝大多数有机溶剂.耐醇类\耐酮类\耐饱和烃\耐芳香烃\耐氯代烃\脂类及质子性强极性溶剂(如:二甲基甲酰胺等).对生物无毒副作用,具有良好的生物相容性,非特异性吸附量低.耐。 ●典型应用:主要用途为有机溶剂除颗粒过滤.专用于非水溶液的澄清或除菌过滤. ●灭菌方式:高压灭菌、干热灭菌（180度）、环氧乙烷熏蒸或γ-射线 聚酰胺类（尼龙-6、尼龙-66） ●材料特性：主要由二元酸和二元胺或氨基酸内酰胺经缩聚或自聚而得。因有酰胺基 团，易形成氢键，有较强的机械强度及具有良好的亲水性。尼龙-66与尼龙-6相较，有更高的机械强度，更高的耐温性，更好的耐低温性。两者均有较好的耐碱性，良好的耐有机溶剂性能，耐脂耐油（矿物油和植物油）不耐酸。蛋白吸性较高。 ●典型应用：抗生素，维生素和其它发酵产品的除菌过滤；化学工业产品除菌过滤； 兽用药品的除菌过滤；口服液，眼药液的除菌过滤；医药行业输液和针剂的除菌过滤；生理盐水和其它溶剂的除菌过滤；其它在制药，化工和化妆品行业中的低成本产品的除菌过滤。 ●其它应用：尼龙类材料特别适应过滤碱性溶液；用于有机溶剂除颗粒过滤。转印膜。 DNA和RNA的附着；southern\northern转印；基因探针检测；核酸斑点印迹；DNA 指纹图谱；菌落转移。但由于尼龙膜的吸附相对较高，一般不推荐用于培养基的除菌过滤或蛋白液等生物样品的过滤。 ●灭菌方式：高压灭菌、环氧乙烷熏蒸。 聚砜(PS)类\聚醚砜(PES)类 ●材料特性:双酚A型聚砜是最常用的制膜材料.聚醚砜双称聚苯醚砜.为了改善该材料 的亲水性,常常对其磺化.两者均的优良的耐化学溶剂性能.除了强极性溶剂,浓硫酸、浓硝酸外，对一般的酸、碱、盐、醇、脂肪烃等化学试剂稳定。耐蒸汽性能好，能
最新功能高分子膜材料应用进展
功能高分子膜材料应用进展 张帅 （西安交通大学化学工程与技术学院, 陕西西安 710049） 摘要：本文主要概述了四种功能高分子膜材料，根据其主要功能将其分为：化学功能膜材料、物理功能膜材料、物理化学过渡膜、生理功能膜材料。对4种功能高分子膜材料进行了简单的介绍。通过对其简单的应用，大致了解膜材料在我国各行业的应用情况，其中有些膜材料的应用价值相当高，值得进行深入研究。认为我国应大力研究主要向高性能、低成本方向发展，发展新型绿色、环保的功能高分子膜材料以及绿色加工方法才是今后研究的主要方向。 关键词：功能高分子膜材料进展 Functional polymer membrane materials application progress ZAHNG Shuai (School of Chemical Engineering and Technology , Xi’an Jiaotong University , Xi’an710049 , China) Abstract:This paper mainly summarizes the four kind of functional polymer film material, according to their main functions will be divided into: chemical functional membrane materials, physical functional membrane materials, physical and chemical transition film, physiological function of film materials.4 kind of functional polymer film material has carried on the simple introduction.Through the simple application, overview the membrane material industries in our country, the application of some of the membrane material is of very high application value, worthy of further research.Think our country should vigorously research to develop in the direction of high performance and low cost, the development of new green functional polymer film material, environmental protection and green machining method is the main direction of future research. 功能高分子膜材料其概念类似于功能高分子，功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能，是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团，或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合，或者二者兼而有之。例如吸水树脂，它是由水溶性高分子通过适度交联而制得，遇水时将水封闭在高分子的网络
高分子膜材料
高分子膜材料运用与前景 摘要:高分子膜具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点。本文介绍高分子膜材料的分类和性能的研究, 着重从高分子膜的性能、应用等方面综述高分子膜材料的研究进展情况, 同时概要叙述高分子膜材料今后的发展远景。关键词:高分子膜；蒸馏性膜；透过性膜；膜的电性；膜的应用 ,膜前景。 前言：高分子膜虽然很早高分子膜虽然很早就出现, 但是对它进行较系统的研究还是近年来才开始的。在20年代, 由于石油工业的发展促进了三大合成材料品种的不断增多, 高分子膜的应用范围也在逐渐扩大。由包装膜开始, 到30年代已将纤维素膜应用于超滤分离；40年代则出现了离子交换膜和电渗析分离法；50年代出现了反渗透法膜分离技术；60年代由加拿大和美国学者分别成功地制造出了高效能膜和超过滤膜, 总之, 国外高分子膜技术的发展是很迅速的。近年来, 我国的科研工作者也开始重视这方面的研究, 膜的种类及应用领域在不断扩大, 其中用量最大的是选择性分离膜, 如离子交换膜、微孔过滤膜、超过滤膜、液膜、液晶膜等。目前已应用的领域有核燃料及金属提炼、气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的制造、医药、食品、农业、化工等各方面。 1.高分子膜材料性能 水处理膜受益节能环保 在水资源总量控制与水权流转等相关政策下，污水处理行业将成为用水指标的“创造者”，从而将极大扩展污水处理公司的市场空间，进而为水处理膜企业带来增长动力。 有消息称，水利部制定的《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，已完成10个部委的会签，将在进一步修改后上报国务院。该意见是对今年中央一号文件中有关实施最严格水资源管理制度的细化。 根据水利部规划，“十二五”期间，我国污水回用率将达到10%。资料显示，一些外国企业的高端超滤膜价格已由10年前的400多美元/平方米下降为现在的约50美元/平方米，价格压力减小，有利于水处理膜广泛应用。目前，微滤、超滤、反渗透等膜技术在海水淡化、给水处理、污水处理与回用等领域的工程应用规模迅速扩大。 专业人士透露，“十二五”期间，国内海水淡化膜的市场空间在12-18亿元，MBR膜的市场空间在12亿元左右。行业的爆发性增长，取决于节能环保标准的大幅提高。 太阳能电池膜引领光伏趋势 可令薄膜太阳能电池产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高达13%，可以价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨、金属片等不同材料作为基板。由于光伏电池薄膜具备良好的可挠性，可以制作成非平面构造，扩大受光面积。专家认为，未来5年内薄膜太阳能电池将大幅降低成本，届时这种薄膜太阳能电池将广泛用于手表、计算器、窗帘甚至服装上。 太阳能电池薄膜正在展现出勃勃生机。目前薄膜太阳能电池产量占全球太阳能电池总量的18%左右，预计2030年占比能达到30%。另据行业权威人士估计，未来十年，光伏建筑将成为非晶硅太阳能电池应用的最大市场，前景十分诱
功能高分子材料综述
功能高分子材料综述 【文摘】功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 【关键词】材料；高分子；高分子材料；功能材料； 功能高分子材料的定义为：与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质，并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。而以这些材料为研究对象，研究它们的结构组成、构效关系、制备方法，以及开发应用的科学，应称为功能高分子材料科学。 功能高分子材料科学是研究功能高分子材料规律的科学，是高分子材料科学领域发展最为迅速，与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。它是建立在高分子化学、高分子物理等相关学科的基础之上，并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门学科。功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料，有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。其于20 世纪60年代末迅速发展起来的新型高分子材料，内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料。 功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能，是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团，或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合，或者二者兼而有之。例如吸水树脂，它是由水溶性高分子通过适度交联而制得，遇水时将水封闭在高分子的网络内，吸水后呈透明凝胶，因而产生吸水和保水的功能。 在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。 1 功能高分子材料研究 1.1 导电高分子材料 近几年来，导电性高分子的研究取得了长足的发展，形成了一个十分活跃的边缘学科领域，它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。现有的研究成果表明，发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要，而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能，具有重量轻，易加工成各种复杂的形状，化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点。此外在电子工业中的应用日趋广泛，促进了现代科学技术的发展。因此，自然引起了学术界和工业界的广泛兴趣。 导电高分子材料根据材料的组成可以分成复合型导电高分子材料(composite conductive polymers)和本征型导电高分子材料(intrinsic conductive polymers)两大类。复合型导电高分子材料是由普通高分子结构材料与金属或碳等导电材料，通过分散、