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          新型發泡聚氨酯中空纖維膜的制備與表征

          發表日期:2019-10-23 09:28文章編輯:國初科技瀏覽次數: 標簽:    

                據中國化學工程學報微信公眾平臺2019年10月22日訊 膜分離技術是實現分離、提純、濃縮及凈化的新型分離技術,它利用膜對混合物中各組分選擇滲透性能的差異實現。與傳統蒸餾、萃取、吸收等分離技術相比,膜分離技術具有分離效率高、能耗低、占地面積小、過程簡單、易操作、更易于與其它技術集成等特點。當今世界水資源短缺、能源緊張,水和環境污染問題層出不窮,膜分離技術由于其獨特優越性,已得到世界各國的高度重視。在近三十年來得到迅速發展,已在海水淡化、飲用水處理、印染、食品、醫藥、石油等領域中得到廣泛應用。
            膜分離技術被人們稱為是二十一世紀最有發展前途的高新技術之一,有望在未來的各個工業領域得到越來越重要的地位。中空纖維膜被作為一種主要和獨特的膜已被廣泛用于膜分離領域,由于它們具有較高的比表面積,單位體積內的裝填面積大,且具有自支撐性等優點。隨著中空纖維膜技術的發展,它將在解決水資源短缺,環境污染問題和能源稀缺等問題中發揮重要作用。
            聚氨酯(PU)海綿是一種三維多孔彈性材料,受到越來越多的關注,它被作為基體,通過改性被制成疏水親油材料,應用于油水分離等方面。PU海綿一般采用一步法發泡,整個發泡過程經歷了體系發白、大量氣泡產生、氣泡增大體積增加、開孔凝膠化,這一系列過程在幾分鐘內完成,反應速度很快,因此PU海綿一般都被制成大塊狀,然后在根據需要進行切割,幾乎沒有直接制備成中空管狀的PU海綿。
            天津工業大學吳艷杰、肖長發、劉海亮、黃慶林《新型發泡聚氨酯中空纖維膜的制備與表征(Fabrication and characterization of novel foaming polyurethane hollow fiber membrane)》在《中國化學工程學報(Chinese Journal of Chemical Engineering)》上發表(Volume 27, Issue 4, April 2019, Pages 935-943;DOI:https://doi.org/10.1016/j.cjche.2018.09.016)
            本研究在現有塊狀海綿配方的基礎上,研究了中空狀海綿的配方,包括異氰酸酯含量(異氰酸酯指數),水,催化劑,表面活性劑等的變化。我們使用全水發泡方法制備海綿狀中空纖維膜,其中異氰酸酯指數范圍為0.95至1.10。采用同心圓紡絲法在聚酯(PET)中空編織管上涂覆一層全水發泡的PU海綿分離層,從而制備高強度,耐壓的聚氨酯(PU)海綿狀中空纖維膜,這是一種不用成孔劑,添加劑等制備中空纖維膜的新工藝。通過形貌觀察,滲透性和力學性能研究了異氰酸酯指數對PU海綿狀中空纖維膜結構和性能的影響。此外,表征了PU海綿狀中空纖維膜的界面結合狀態。從水接觸角(CA),純水通量(PWF),傅立葉變換紅外分析(FTIR),拔出性能和壓力響應特性等方面討論了甲苯異氰酸酯指數對柔性PU海綿物理性能,形態和結構的影響。通過掃描電子顯微鏡研究膜的形態,我們從直觀的角度對泡沫進行了表征,并證明了膜的孔徑尺寸形態與異氰酸酯指數密切相關。結果表明,隨著異氰酸酯指數的增加,PU海綿狀中空纖維膜的表面孔尺寸逐漸減小。由于PU在室溫下的彈性,使得PU海綿狀中空纖維膜具有壓力響應特性。當異氰酸酯指數為1.05時,PU海綿中空纖維膜的界面結合強度高達0.37MPa,孔隙率和PWF分別為71.5%和415.5 L/(m2·h)。

           

          論文《新型發泡聚氨酯中空纖維膜的制備與表征》發表

          圖1.同心圓紡絲工藝。1-組分B,2-組分A,3-霧化水,4-紡絲甬道。


            通訊作者及團隊介紹

           

          論文《新型發泡聚氨酯中空纖維膜的制備與表征》發表


            肖長發,博士,教授,博士生導師,中空纖維膜材料與膜過程省部共建國家重點實驗室培育基地主任,纖維新材料創新團隊帶頭人,長期從事纖維材料研究與開發,在纖維成形理論、中空纖維膜材料制備技術、纖維高分子材料結構與性能關系等方面主持完成國家863和973計劃、國家自然科學基金等項目課題30多項,獲國家科技獎2項、省部科技獎10項,發表論文200多篇,出版著作7部,獲授權發明專利40多項(國際專利4項)。

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