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聚砜硅橡胶富氧膜的制备

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聚砜-硅橡胶富氧膜的制备

聚砜-硅橡胶富氧膜的制备


聚砜 一硅橡胶富氧膜的制备
张 阳 ， 王 湛 ， 纪树 兰 ， 姚士仲 ，彭跃 莲 ， 秦振 平 ，张 涵
ＣＬ 工业 大学 环境 与能 源工程 学 院 化 学 与化 工 系 ， 京 １０２ ） Ｉ京 北 ００ ２
摘 要 ： 究 了聚砜 超 滤底膜 的种 类 ，聚砜 底 膜 上 涂 敷 的硅 橡 胶 的 种 类 、 研 浓度 、 涂敷 次数 、 涂
分子 薄膜 应 用 于 富 氧 空 气 的 制 取 ， 其 透 气 量 很 但 小 Ｊ后来 ， 着 科 技 的进 步 和 新 型 膜 材 料 及 制 膜 、 随 技术 的不 断 开 拓 ， 氧 膜 技 术 得 到 了长 足 发 展 ， 富 目 前 ， 国、 美 日本 、 罗斯 和 中 国等 国 都 已具 备制 造 和 俄 生 产 富氧膜 及装置 的 能力 ． 与国外 相 比 ， 国无论 是 我 在膜 材 料 、 置类 型等方 面 ， 是在应用 领域方 面 都 装 还 与 国外存 在较 大差距 ， 因此 ， 何提 高膜法 富氧 技术 如 的研 究水 平并 加速产 业化 成 为 了我 国 目前 迫切 需要
收稿 日期 ： ０ ５ ０ ８ ２ ０ —１ —０ ；修改稿收到 日期 ： ０ ５ ２—０ ２ ０ —１ ２
基金项 目： 北京教委资助项 目（ ＫＭ２ ０ １０ ５ ０ ） 北 京市科委 资助项 目（ ０ ０ ０ ３ ０ ０ １ ０３ ０ ０ ０ ２ ； Ｙ ６４０００３ ）
敷速 度 以及 过程 操作 压 力等对 聚砜 一硅 橡胶 复合 膜 富氧 性 能 （ 富氧 浓 度 和透 气量 ） 影 响 ， 的 并 在此基 础上 确定 了较佳 的硅 橡胶 类型 和超 滤底 膜 ， 最后 在 较佳 的 工艺条 件 下 制得 了富 氧 浓度
硅橡胶—聚砜中空纤维复合膜的制备及性能研究

硅橡胶—聚砜中空纤维复合膜的制备及性能研究


新 材料 中的膜 分离 性 能进 行 了考 察 ， 望 得 到 透 过 希 系 数大 和分 离 系数 高 的膜 材料 ， 橡 胶 膜 以其 较 高 硅 的气 体 透过 性 引起 了人 们 的关 注 ， 研 究 硅 橡 胶 膜 经 是 、 分离 透气 通 量最 大 的材 料 ． Ｎ２
本 文主 要 叙 述 室 温 硫 化 硅 橡 胶 的 加 压 内 涂 工 艺 ， 对涂 敷后 的组件 进行 透气 性 能 研 究 ． 并
的正 常分 离 功 能 ． 用 中空 纤 维 内涂 法 完 全 克 服 了 改
上述 缺 点 ．
Ｃ ３ Ｈ
Ｃ ３ Ｈ
Ｃ ３ Ｈ
３一 ＿ — ｜ ． 广 ． ０ 广 ＋ ＿ 广 。 ０ 。
ｃ ３ Ｈ ｃ Ｈ
ＣＨ２
在进行加压内涂膜 之前 ， 必须对组件 中的中空 丝进 行 检漏 ． 为 ， 件 中 的 中空 纤 维损 伤 会造 成组 因 组 件的漏气 ， 由于漏气量比透气量要大得多 ， 所以一旦 有漏 气 现象 ， 组 件 的透 过气 中氧含 量 会 明显 降低 ， 膜
硅橡胶 一聚砜 中空 纤维复 合膜 的 制备及 性能研 究
郭 勇 华 曼 杨 立明 王 秀华 师培伦
（ 中国科 学 院 兰州 化学 物理 研 究所 ， 州 兰 摘 ７０ ０ ） ３ ００
要 ： 要讨 论硅 橡 胶 一聚 砜 中空 纤 维 复合 膜 的制 备 工 艺 ， 主 并对 所 制 备 的膜 组 件进 行 透 气
２ ２ 硅 橡 胶膜 的加压 内涂 工艺 ．
硅橡 胶 涂敷 中 空纤 维 ， 先 考 虑 中空 纤 维 外 涂 首
室温 硫 化 的有 机硅 橡胶 属 于 氧透 过 系数 最 高 的 二 甲基有 机 聚硅 氧 烷 富 氧 膜 材 料 ， 以 在 室 温 下 加 可 成硫化 ， 由 含 乙 烯 基 聚 硅 氧 烷 （ 子 量 大 于 ５ 即 分 ０ 万 ）与含 氢 聚硅 氧 烷在 铂催 化 剂存 在 下室 温 交 联成 ，
聚砜膜的制备及其性能研究

聚砜膜的制备及其性能研究

《聚砜膜的制备及其性能研究》2023-10-26•引言•聚砜膜的制备•聚砜膜的性能表征目录•聚砜膜的应用领域•研究结论与展望•参考文献01引言聚砜材料的应用聚砜作为一种高性能的工程塑料，在电子、汽车、航空航天等领域得到广泛应用。

然而，聚砜膜在某些领域的应用中存在一些限制，如高成本、低产量等，因此研究聚砜膜的制备及其性能具有重要意义。

要点一要点二聚砜膜研究现状目前，对于聚砜膜的研究主要集中在提高其性能、降低成本以及拓展应用领域等方面。

然而，仍存在一些问题需要进一步研究和探讨，如制备工艺不成熟、性能不稳定等。

研究背景与意义研究目的本课题旨在研究聚砜膜的制备工艺，优化制备条件，提高膜的性能和产量，同时探究聚砜膜的结构与性能关系，为拓展其应用领域提供理论支持和实践指导。

研究内容本研究将从以下几个方面展开：（1）聚砜膜制备工艺的研究；（2）聚砜膜性能的表征与测试；（3）聚砜膜结构与性能关系的研究；（4）聚砜膜的应用领域拓展研究。

研究目的与内容研究方法本研究将采用实验研究法，通过制备不同工艺条件下的聚砜膜，对其性能进行表征和测试，同时研究其结构与性能关系。

研究手段本研究将综合运用文献调研、实验研究、数据分析和理论分析等方法，具体包括：（1）搜集和整理聚砜膜的相关文献资料；（2）设计和制备不同工艺条件下的聚砜膜；（3）利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、万能材料试验机等设备对聚砜膜的性能进行测试和表征；（4）通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）等技术手段研究聚砜膜的结构；（5）运用数据分析和理论分析方法对实验结果进行处理和研究。

研究方法与手段02聚砜膜的制备1原料及试剂23聚砜树脂是一种高性能的工程塑料，具有优异的热稳定性、化学稳定性和机械性能，是制备聚砜膜的主要原料。

聚砜树脂溶剂是制备聚砜膜的重要试剂，需要选择与聚砜树脂相容性好、挥发性适中的溶剂。

溶剂根据需要，可能还需要添加交联剂、催化剂等其他化学试剂。

聚砜膜的制备及其性能

聚砜膜的制备及其性能

聚砜膜的制备及其 性能
汇报人： 2023-11-29
目 录
• 聚砜膜简介 • 聚砜膜制备工艺 • 聚砜膜结构与性能表征 • 聚砜膜在各个领域中的应用案例 • 聚砜膜改性研究进展及挑战 • 未来发展趋势与展望
01
聚砜膜简介
聚砜膜定义与特点
定义
聚砜膜是一种由聚砜树脂制成的薄膜材料，具有优异的物理、化学和机械性能。
生物医学领域
生物制药
聚砜膜具有优异的生物 相容性和耐化学性，可 用于生物制药过程中的 分离纯化，提高药物纯 度和产量。
人工器官
聚砜膜可制作成人工肾 、人工肝等人工器官， 用于替代或部分替代人 体器官功能，提高患者 生活质量。
生物组织工程
聚砜膜可作为生物组织 工程中的支架材料，用 于培养细胞、构建组织 等，促进组织再生和修 复。
特点
聚砜膜具有高强度、高韧性、优异的耐化学腐蚀性和热稳定性等特点，同时还具有良好的透明性和电绝缘性。
聚砜膜应用领域
分离膜
聚砜膜作为分离膜广泛应用于水 处理、食品加工、医药等领域， 用于去除水中的溶解物、悬浮物
和微生物等。
包装材料
聚砜膜作为包装材料，具有优异的 阻隔性能和机械性能，可用于食品 、药品等包装领域。
02
机械性能
采用拉伸测试和动态热机械分析（DMA）等方法测定聚砜膜的拉伸强
度、断裂伸长率和模量等机械性能，以评估其在实际应用中的耐用性。
03
热稳定性
通过热重分析（TGA）和差热扫描量热法（DSC）等方法测定聚砜膜的
热分解温度和玻璃化转变温度，评估其在高温环境下的稳定性。
化学稳定性评估
耐化学腐蚀性能
应用拓展研究
随着科技的进步和社会的发展，聚砜膜的应用领域也在不 断拓展。研究人员正在探索聚砜膜在新能源、环保等领域 的应用。
膜式氧合器中聚砜非对称膜的制备及表征

膜式氧合器中聚砜非对称膜的制备及表征

量、 模 拟液 和 牛血 作为 介 质 的气 液 传输 速 率等性 能 ，
１ ． ２ 实验 设备 及分 析仪 器
平 板 刮膜 机 ，
２ Ａ， 宁波大学研 制 ； 黏度仪 ，
ＤＶ＿ Ｉ Ｉ ＋Ｐ ｒ ｏ Ｅ Ｘ ＴＲ Ａ， Ｂ ｒ ｏ ｏ ｋ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ公 司 ； 膜 性 能 测 试装 置 ， 上海 市新 亚净 化器 件有 限公 司 ； 溶 解 氧测定 仪， Ｒ Ｓ Ｓ － ５ １ ０ ０ ， 上海 雷磁 仪 器有 限公 司 ； 溶 解 二 氧化 碳测 定 仪 ， Ｈ－ ７ ７ ３ ６ ， 北 京亚 欧 德鹏 科 技 有 限公 司 ； 灭
能Ｉ － １ － ３ ］ ． 目前 ， 医疗 上膜 式 氧合 器 的 主要 膜 材料 有 如
１ 实验 部 分
１ ． １ 试 剂
聚砜 ， 工业 品 ， 分 子量 ７ ～８ ｗ， 叼 一Ｏ ． ６ ， 上海 曙光
化工 厂 ； Ｎ， Ｎ一 二 甲 基 乙酰 胺 （ Ｄ ＭＡｃ ） ， 国 药 试 剂
膜 式氧 合 器气体 交换 传 输 能力 的要 求．
关键 词 ：聚砜 膜 式氧合 器 ； 渗 透 通量 ；临界透 水 压 力 ； 传 输效 率
中图分 类号 ： ＴＢ ３ ２ ４ 文献 标 志码 ： Ａ 文章 编号 ：１ ｏ ０ ７ — ８ ９ ２ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ２ ５ － ０ ５
（ １ ．南京 大学 化学 化工 学 院 ，南京 ２ １ ０ ０ ９ ３ ；２ ．南京 大学 医学 院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ３ ） 摘要 ：通过 Ｌ — Ｓ相 转 化 法制备 了膜 式 氧合 器 的聚砜 不 对称 膜 ， 并 对 其性 能 进 行 表征 ． 制膜 实 验 结果 表 明 ， 随着铸 膜 液浓 度 的增加 ， 氧 气和 二 氧化碳 渗 透通量 减 小 ， 临界 透 水压 力增 大 ， 而 湿
含钴改性硅橡胶富氧膜及其制备方法[发明专利]

含钴改性硅橡胶富氧膜及其制备方法[发明专利]

专利名称：含钴改性硅橡胶富氧膜及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：张子勇,刘宗华
申请号：CN02134785.9
申请日：20020923
公开号：CN1485126A
公开日：
20040331
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种含钴改性PDMS交联富氧膜及其制备方法，由于十一烯酸钴的引入，在低压差下可使Po和αo/N分别提高至802Barrer和3.34，且成膜性良好；其制备方法操作简单，硫化、制膜可同步完成，膜容易剥离，制得交联膜均匀柔韧，不粘不脆且有弹性。

申请人：暨南大学
地址：510630 广东省广州市石碑
国籍：CN
代理机构：广州市红荔专利代理有限公司
代理人：王东亮
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硅橡胶—玻璃中空纤维富氧膜的制备

硅橡胶—玻璃中空纤维富氧膜的制备

膜法富氧是一种十分常见的富氧技术，硅橡胶因其透气性好，氧气透过率高，所以是一种非常典型的富氧膜材料。

本文利用溶液纺丝-相转化法制备了具有不对称孔结构的玻璃中空纤维前驱体膜，通过浸渍法负载硅橡胶，得到了硅橡胶-玻璃富合膜，在对其结构进行分析的基础上，系统考察了浸渍液浓度、浸渍次数等因素对复合膜富氧性能的影响。

以DMAC为溶剂，PVDF为添加剂，将两者混合后，水浴搅拌至PVDF完全溶解形成聚合物溶液，把玻璃粉缓慢加入到聚合物溶液中，继续搅拌12 h确保玻璃粉均匀分散在聚合物中形成铸膜液。

纺丝流程见图1。

图1 中空纤维前驱体膜的制备流程图硅橡胶-玻璃中空富氧膜的制备。

玻璃中空纤维前驱体膜在鼓风干燥箱中干燥1 h备用。

取一定量正己烷溶液将高黏度的硅橡胶稀释到所需浓度，室温下搅拌1 h后加入交联剂（正硅酸乙酯）和催化剂（二月硅酸二丁基锡）继续搅拌30 min。

溶液均匀后将前驱体膜加入到溶液中，确保膜被完全浸泡在溶液中，浸渍过程不断振荡，使前驱体膜被硅橡胶溶液充分浸渍。

将带有浸渍液的前驱体膜转移到干燥箱中干燥1 h得到硅橡胶-玻璃中空复合膜。

图2 为玻璃中空前驱体膜断面扫描电镜照片。

从图2中可以看出，基膜呈现内外不对称结构。

其内层为辐射状的指状大孔，这种结构不仅能很好的起到支撑作用，而且还可以大大提高基膜的比表面积。

前驱体外层是类似于海绵状孔，相对于基膜内层，外侧的膜孔则更为致密。

图2 玻璃中空前驱体膜断面及内外表面形貌图3是经过不同浓度浸渍液改性后的复合膜红外光谱图。

对比图3中不同浓度条件下的FTIR图谱可知，随着浸渍液浓度的增加，在1 010 cm-1处和2 970 cm-1附近会有峰强不断增加的吸收峰，说明复合膜中主链Si-O-Si链和-CH3含量随着浸渍液浓度的增加而增加，表明硅橡胶已成功附着在玻璃中空纤维前驱体基膜上。

图3 采用不同浓度的浸渍液得到的硅橡胶-玻璃中空富氧膜红外光谱图浸渍不同次数后复合膜的XPS图谱如图4所示。

有机富氧膜实验报告处理

有机富氧膜实验报告处理

有机富氧膜实验报告处理实验名称：有机富氧膜的制备和性能测试一、实验目的：1.了解有机富氧膜的制备方法和原理；2.测试有机富氧膜的氧气透过性能。

二、实验器材和试剂：1.实验设备：分析天平、热压机、扫描电子显微镜(SEM)；2.实验试剂：聚合物材料(例如聚烯烃、聚氯乙烯等)、有机溶剂(例如乙醇)。

三、实验步骤：1.制备有机富氧膜的聚合物溶液。

将聚合物材料加入适量的有机溶剂中，并在搅拌下均匀混合，直至形成均质的聚合物溶液；2.将制备好的聚合物溶液倒入预先清洗好的模具中，使其均匀铺展在模具表面；3.将装有聚合物溶液的模具放入热压机中进行加热和压力处理，使溶液固化成薄膜；4.取出固化好的薄膜，并使用乙醇浸泡清洗以去除可能残留的有机溶剂；5.将清洗干净的薄膜置于SEM显微镜中，观察其表面形貌。

四、实验结果：1.制备的有机富氧膜表面光滑，无明显缺陷；2.薄膜在SEM显微镜下显示出均一的结构，无孔洞或层间剥离情况。

五、分析和讨论：1.有机富氧膜的制备过程中，通过调整聚合物溶液的浓度和加热压力，可以控制薄膜的厚度和形状；2.有机富氧膜的制备方法相对简单，适用于大规模生产；3.SEM显微镜观察结果表明，制备的有机富氧膜具有较好的表面质量和结构均一性。

六、结论：通过实验制备的有机富氧膜具有优良的性能，可以应用于氧气透过性能测试等领域。

实验结果表明，制备的有机富氧膜具有均匀的薄膜结构和无明显缺陷，验证了制备方法的可行性。

该富氧膜制备方法简便高效，为后续相关研究提供了有力的支持和基础。

（文献列表省略）以上为有机富氧膜实验报告的基本内容，可根据实际实验情况进行适当调整。

聚砜膜的制备

聚砜膜的制备

聚砜膜的制备
聚砜膜是一种高性能的膜材料，在电子、医疗、航空等领域得到了广泛应用。

其制备方法如下：
1. 制备聚酰亚胺前体溶液
采用多浸法或两步法将含有酰亚胺基物质的溶液浸渍在聚合物基片上，待基片吸收足够的前体溶液后，用高温处理将其转化为聚酰亚胺膜。

2. 制备聚酰亚胺膜模压法
将制备好的聚酰亚胺前体膜经过压制、热固化、冷却后，得到聚酰亚胺膜。

3. 制备聚酰亚胺膜铸膜法
将聚酰亚胺前体溶液制成薄膜，放入铸膜机中，在高温高压下制成聚酰亚胺膜。

以上是聚砜膜的制备方法，具体的制备方法会根据不同的行业和应用场合而有所不同。

乳液涂敷制备硅橡胶富氧膜

乳液涂敷制备硅橡胶富氧膜

乳液涂敷制备硅橡胶富氧膜安坤;范红玮;董亚军;彭跃莲【期刊名称】《膜科学与技术》【年(卷),期】2013(033)003【摘要】实验制备了聚二甲基硅氧烷/聚砜(PDMS/PS)富氧膜,并考察其富氧性能,分别制备了溶剂型羟基硅橡胶富氧膜和乳液型羟基硅橡胶富氧膜,评价其渗透速率Q和分离系数α(O2/N2),得出了二者在性能上的差异,发现溶剂型富氧膜渗透速率Q(O2)是乳液型富氧膜Q(O2)的3～4倍,而乳液型富氧膜的分离系数α(O2/N2)比溶剂型富氧膜略好,并且以水代替有机溶剂,采用硅橡胶水乳液作为涂敷材料进行乳液涂敷,制备的乳液型富氧膜相对于传统的溶剂型富氧膜,具有环保、安全和经济等特点.该方法制备的富氧膜同时也具有较好的富氧效果,其氧气渗透速率Q(O2)在113 GPU左右,分离系数a(O2/N2)能达到2.0.【总页数】5页(P54-58)【作者】安坤;范红玮;董亚军;彭跃莲【作者单位】北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,膜技术中心,北京100124;北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,膜技术中心,北京100124;北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,膜技术中心,北京100124;北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,膜技术中心,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8【相关文献】1.硅橡胶-聚碳酸酯富氧膜的制备 [J], 李宁;贺高红;聂飞;赵薇;张玲玲;彭琳2.硅橡胶—玻璃中空纤维富氧膜的制备 [J], 刘京京;张亚彬;杜雄飞3.负载钴离子含氟硅橡胶杂化膜的制备及富氧性能 [J], 黄健恒;张先文;杨志贤;杨庚泉;任涛涛;张于勇4.聚乳酸/硅橡胶复合富氧膜的制备与性能 [J], 朱同贺;陈思浩;楼建中;王继虎;廖健俊;李洋5.硅橡胶基复合富氧膜的制备工艺研究 [J], 朱同贺;陈思浩;楼建中;王继虎;徐善中因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

硅橡胶(PDMS)—聚砜(PS)复合渗透膜的氧氮透气性和渗透过程

硅橡胶(PDMS)—聚砜(PS)复合渗透膜的氧氮透气性和渗透过程

作者： 陈珊妹;施孝遹
作者机构： 宁波大学;中国科学院兰州化学物理研究所
出版物刊名： 宁波大学学报：教育科学版
页码： 44-51页
主题词： 聚二甲基硅氧烷;聚砜;气体分离膜;富集氧;复合膜;渗透性
摘要：用扫描电镜观察了多孔PS膜和PDMs—PS复合膜的断面结构形态,认为复合膜中的PS 柱状孔是支撑层,PS界面的微孔层和PMDS的均质涂层组成的双层结构是影响复合膜透气性的主要结构。

提出了理论分析的模型与透气量的计算公式,计算结果与实测值基本相符。

测定了氧、氮、空气在不同温度下透过PDMS均质膜和PDMS—PS复合膊的透过系数P或透气速率J,给出了lgP或lgJ与1/T符合Arrhenius公式的线性关系。

研究了操作参数对复合膜富集空气中氧的影响规律。

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仍选择２号膜为底膜，改变涂敷速度，在底膜上 涂敷０．７％的６号硅橡胶溶液来制备复合膜，其实 验结果见表２．从表２可以看出，随着涂敷速度的降 低，富氧浓度略有提高，但同时富氧透气量也随之降 低，而且当硅橡胶溶液浓度较低时，这种趋势显得尤 其突出．这可能是涂敷速度较慢时，将会有更多的硅 橡胶附着在底膜表面上以形成较厚的硅橡胶层． ２．３操作压力对富氧膜性能的影响
鋈 赵 避 蛴 蜘
硅橡胶编号 图２不同硅橡胶及底膜种类对富氧浓度的影响 Ｆｉｇ．２ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＰＤＭＳ ａｎｄ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ
ｏｎ ｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
图３不同硅橡胶及底膜种类对富氧透气量的影响 Ｆｉｇ．３ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＰＤＭＳ ａｎｄ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ
２ 结果与讨论
２．１不同底膜材料、硅橡胶种类及其浓度对膜性能 的影响
２．１．１不同种类硅橡胶、底膜材料 选取３种不同型号的聚砜超滤膜作为支撑底
膜，以５ ｍ／ｍｉｎ的速度在底膜表面涂敷浓度为 １．５％的硅橡胶一环己烷溶液，来制备硅橡胶一聚砜 富氧复合膜，并在０．２ ＭＰａ操作压力下用自制的评 测装置对膜性能进行检测，结果如图２，３所示．
ｍｅｍｂｒａｎｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
（ａ）１号膜孔结构（涂敷前）
（ｂ）１号膜孔结构（涂敷后）
（ｃ）２号膜孔结构（涂敷前）
（ｄ）２号膜孔结构（涂敷后）
（ｅ）３号膜孑Ｌ结构（涂敷前）
（ｆ）３号膜孔结构（涂敷后）
图１０涂敷前后膜的扫描电镜照片
Ｆｉｇ．１０ ＳＥＭ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ
ｏｎ ｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎ——ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｇａｓ ｆｌｕｘ
结合图２和图３看出，用１号膜制成的富氧膜 虽然富氧透气量较高，但富氧浓度最低；３号膜和２ 号膜制成的富氧膜富氧浓度相差不大，但只有２号 膜可在较高富氧浓度时兼有较高的富氧透气量．
实验结果表明，当以２号膜为底膜，涂敷６号硅 橡胶时所制成的复合膜的富氧浓度达３０％，富氧透 气量为１０．２７ Ｌ／（ｍ２·ｍｉｎ），综合效果最好． ２．１．２表面涂敷硅橡胶浓度
扫描电镜
ＦＥＩ
Ｑｕａｎｔａ ２００
皂沫流量计
５０ ｍＬ
１．２实验 在改性过程中，逐渐增大溶液中聚二甲基硅氧
烷、交联剂等成分的含量，并改变搅拌速度、聚合温 度、聚合时间等影响因素来制备硅橡胶，制得的不同 编号硅橡胶经毛细管黏度计测量后可知其分子量在 ５万～１５万之间变化，依次编号为１～１１．
将不同编号的硅橡胶分别溶于环己烷中配制 成一定比例的溶液，并将适量的交联剂和催化剂加 入溶液，搅拌数十分钟以后，静置脱泡，最后在自制 的刮膜机上，将溶液涂敷在经过预处理的不同种类 的聚砜超滤底膜上来制得聚砜一硅橡胶富氧复合 膜．富氧复合膜的富氧透气量和富氧浓度是在如图 １所示的评测装置上测量．筛选出的性能较优的聚
述
逞
魁
越
嶷 蛳
避 婶 锄
蜘
硅橡胶溶液浓度慌 图４不同浓度硅橡胶膜的富氧浓度
Ｆｉｇ．４ Ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＰＤＭＳ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ
硅橡胶溶液浓度腻 图５不同浓度硅橡胶膜的富氧透气量 Ｆｉｇ．５ Ｏｘｙｇｅｎ—ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｇａｓ ｆｌｕｘ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＰＤＭＳ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｓｉｔｅ ｍｅｎｌｂｒａｎｅ 一般来说，当涂层液中硅橡胶的浓度提高时会 增加膜厚，从而增加气体穿过硅橡胶分子链段之间 问隙时的阻力，此时，由于间隙周围分子与气体分子 之间作用力的加强，将会提高分离效果．但同时也会 造成气体分子穿过膜时的阻力随之增加，并使富氧 透气量减小．所以在实际过程中二者需要兼顾考虑． 从图４及图５可以看出，随着硅橡胶溶液浓度的提 高，富氧浓度呈上升趋势，但硅橡胶溶液浓度超过 ０．７％后，富氧浓度增加的趋势减弱；随着硅橡胶溶 液浓度的提高，富氧透气量却一直呈现下降趋势．由 此可见，当硅橡胶浓度为０．７％时将获得最佳的效 果．实验表明，当硅橡胶溶液浓度为０．７％时，复合 膜的富氧浓度为２９．９％，富氧透气量可达１７．２８ Ｌ／ （ｍ２·ｍｉｎ）． ２．２工艺条件对富氧膜性能的影响 ２．２．１涂敷次数对富氧膜性能的影响 通过改变涂敷次数同样可以改变膜的厚度．以
此外，还对聚砜超滤底膜的结构进行了扫描电镜分析．
关键词：硅橡胶；聚砜超滤膜；富氧；膜结构
中图分类号：Ｑ０２８．８
文献标识码：Ａ
早在１９世纪，Ｗｅｌｌｅｒ和Ｓｔｅｉｎｅｒ就成功地将高 分子薄膜应用于富氧空气的制取，但其透气量很 小ｕＪ．后来，随着科技的进步和新型膜材料及制膜 技术的不断开拓，富氧膜技术得到了长足发展．目 前，美国、日本、俄罗斯和中国等国都已具备制造和 生产富氧膜及装置的能力．与国外相比，我国无论是 在膜材料、装置类型等方面，还是在应用领域方面都 与国外存在较大差距，因此，如何提高膜法富氧技术 的研究水平并加速产业化成为了我国目前迫切需要 解决的问题．
一般来说，富氧膜的主要性能指标包括气体渗 透系数（Ｐｑ）和分离系数（ａ ０１似），它们分别表示膜 的渗透特性和分离特性，两者都与膜材料密切相关． 对于用于富氧燃烧过程的富氧膜而言，氧透过系数
Ｐｏ为主要参考指标，ＰＱ应在１×１０＿８ ｃｍ：３／（甜·ｓ·
ｃｍＨｇ）（１ ｃｍＨｇ＝１．３３３ ｋＰａ）以上；而对于用于医疗 过程的富氧膜而言，分离系数的选择性口Ｏ＾刷．则变 为主要参考指标．聚二甲基硅氧烷（ＰＤＭＳ）是目前 常用的高通量富氧膜材料，其氧透过系数为Ｐｏ＝
第２７卷第３期 ２００７年６月
膜科学与技术 ＭＥＭＢＲ［凸ｌＮＥ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ
文章编号：１００７—８９２４（２００７）０３—００５２—０５
聚砜一硅橡胶富氧膜的制备
Ｖ０１．２７ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２００７
张 阳，王 湛”，纪树兰，姚士仲，彭跃莲，秦振平，张 涵
（ＪＬ京工业大学环境与能源工程学院化学与化工系，北京１０００２２）
膜．在不同操作压力下来测定富氧膜的性能，实验结 果见图８及图９．
从图８及图９可以看出，富氧膜的富氧浓度及 其透气量都随操作压力的提高而上升，但升高的趋 势逐渐变缓．由于高操作压力意味着高的能耗和对 应的高膜强度，因此在实际工业过程中要根据不同 的需要选择适宜的操作压力． ２．４底膜结构的观测
为了从微观角度了解底膜微观结构及其表面涂 敷的硅橡胶形态对膜性能的影响，还用扫描电镜对 筛选出的性能较优的聚砜超滤膜底膜及其复合膜进 行了结构观测，观测结果见图１０．
硅橡胶溶液浓度／％
图６不同涂敷次数对富氧浓度的影响
Ｆｉｇ．６ Ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ
ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏａｔｉｎｇ ｔｉｍｅｓ
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硅橡胶溶液浓度胍
图７不同涂敷次数对富氧透气量的影响 Ｆｉｇ．７ Ｏｘｙｇｅｎ—ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｇａｓ ｆｌｕｘ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
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操作压力，ＭＰａ 图８操作压力对富氧膜富氧浓度的影响 Ｆｉｇ．８ Ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ｍｅｍｂｒａｎｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
操作压力／ＭＰａ
图９操作压力对富氧透气量的影响
Ｆｉｇ．９ Ｏｘｙｇｅｎ—ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｇａｓ ｆｌｕｘ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
本文的主要研究任务是以交联改性的聚二甲基 硅氧烷（ＰＤＭＳ）作为膜的涂敷材料，探讨可用于研 制富氧浓度２９％～３０％，富氧气透气量１５～２０ Ｌ／ （ｍ２·ｍｉｎ）的聚砜～硅橡胶平板富氧复合膜的实验
收稿日期：２００５—１０—０８；修改稿收到日期：２００５—１２—０２ 基金项目：北京教委资助项目（ＫＭ２００３１０００５００２）；北京市科委资助项目（Ｙ０６０４００３００００３１） 作者简介：张阳（１９８０一），男，重庆市云阳县人，硕士生，从事膜分离的研究．＊通讯联系人
９．３３×１０娟ｃｍ３／（ｃｍ２·Ｓ·ｃｍＨｇ），选择性为口。刷＝
２．１５忪ｊ，但缺点是分离因子较低，超薄化困难．因 此，常需通过在其支链上引入极性基团或使用活性
氢对其加以改性将分离因子ａｏ．刷提高到３；此外， 引入羟基后可增强材料强度并利于超薄化成膜，由 此，ＰＤＭＳ及其共聚物被广泛用于富氧膜的制造【３ｊ． 众所周知，当膜的选择性提高时通常会伴随着富氧 膜透气量的降低，因此，常需通过膜材料的改性和工 艺条件的优化使膜在具有较高选择性的同时兼有较 大的透气量Ｈ，５ Ｊ，以满足工业或医疗过程的要求．国 内研究人员已经在这方面做了大量的研究工作并取 得了积极的成果，例如，杨绮联等蚓６制成的二甲基 硅氧烷一聚砜中空纤维复合膜组件在Ｏ．１３ ＭＰａ的 操作压力下，富氧浓度为２９％，富氧透气量为２．５ Ｌ／（ｍ２·ｍｉｎ）；乐建保等［７ Ｊ用真空吸附法也制成了富 氧透气量１．２４×１０＿４ ｃｍ３／（ｃｍ２·ｓ·ｃｍＨｇ），富氧浓 度２５．６％的硅橡胶聚砜中空纤维复合膜；此外，张 元琴恻８、郭勇等１９Ｊ９也分别制成了中空纤维富氧膜． 但这些具有潜在市场价值的富氧膜由于种种原因而 没有得到大规模工业应用．因此，如何适应市场的需 求，制备成本低廉、实用的工业富氧膜就成为目前人 们关注的热点
７
１．空气压缩机；２．压力表；３．膜滤器；４．测氧仪； ５．三通；６．转子流量计；７．皂沫流量计 图１ 富氧膜性能评测装置图
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｅｔｕｐ ｏｆ ｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎ—ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ
砜超滤膜的微观结构是用扫描电镜来观测的