高分子分离膜材料的结构与性能(精)
高分子膜分离材料要点
高分子膜分离材料要点引言高分子膜分离材料是一种重要的分离技术，被广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
本文将介绍高分子膜分离材料的要点，包括材料选择、膜结构设计和性能优化等方面。
材料选择高分子膜分离材料的选择对于分离效果至关重要。
常用的高分子材料包括聚醚砜（PES）、聚丙烯（PP）、聚醋酸乙烯（EVA）等。
选择材料时需要考虑以下因素：1.分离性能：材料应具有良好的分离性能，包括高通量、高分离因子和较低的渗透压。
2.化学稳定性：材料应在分离过程中具有良好的化学稳定性，可以耐受不同的化学药品和温度。
3.机械性能：材料应具有足够的机械强度，以确保膜在操作过程中不会破裂或变形。
膜结构设计高分子膜分离材料的结构设计对于分离性能和稳定性同样至关重要。
以下是一些常见的结构设计要点：1.孔径分布：膜的孔径分布应合理控制，以满足特定的分离要求。
孔径太小会导致通量降低，孔径太大则无法实现有效的分离。
2.膜厚度：膜的厚度应适当选择，通常较薄的膜具有较高的通量，但较厚的膜能够提供更好的机械强度。
3.支撑层：支撑层可以增强膜的机械强度和稳定性，同时减少膜的变形和破裂风险。
常见的支撑层材料包括聚酰胺、聚酰胺亚胺等。
性能优化为了进一步提高高分子膜分离材料的性能，可以考虑以下方面的优化：1.表面修饰：通过表面修饰可以改变膜的亲水性或疏水性，提高膜的抗粘附性能和选择性。
2.添加填料：添加适当的填料可以改变膜的孔径分布和通量，提高膜的分离性能。
3.模块化设计：将多个膜堆叠起来形成模块化结构，可以增加分离面积，提高通量和分离效果。
高分子膜分离材料是一种重要的分离技术，材料选择、膜结构设计和性能优化是关键要点。
在实际应用中，根据具体的分离要求和条件选择合适的高分子材料，并进行合理的膜结构设计和性能优化，能够提高分离效果和稳定性，广泛应用于各个领域。
聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备、结构与性能
聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备、结构与性能一、本文概述聚四氟乙烯（PTFE）拉伸微孔膜是一种具有优异物理化学性能的高分子材料，广泛应用于过滤、分离、透气、防水等领域。
本文旨在探讨聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备过程、微观结构以及性能特点，以期为相关研究和应用领域提供理论支持和实践指导。
本文将详细介绍聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备工艺，包括原料选择、配方设计、加工工艺等关键步骤。
通过对制备过程的研究，旨在优化工艺参数，提高膜材料的综合性能。
本文将深入探究聚四氟乙烯拉伸微孔膜的微观结构，利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征手段，观察膜材料的孔径分布、孔形貌以及内部结构特征。
通过对微观结构的分析，揭示膜材料的形成机理和性能影响因素。
本文将系统评价聚四氟乙烯拉伸微孔膜的性能特点，包括透气性、防水性、力学性能、热稳定性等。
通过与其他材料的比较，凸显聚四氟乙烯拉伸微孔膜在特定应用领域中的优势和潜力。
本文将围绕聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备、结构与性能展开全面而深入的研究，旨在为相关领域的理论研究和实际应用提供有益的参考和借鉴。
二、聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备方法聚四氟乙烯（PTFE）拉伸微孔膜的制备过程通常包括原料准备、熔融挤出、拉伸和热处理等步骤。
将聚四氟乙烯粉末进行预处理，如干燥和筛分，以去除水分和杂质，确保原料的纯净度和稳定性。
然后，将处理后的聚四氟乙烯粉末加入挤出机中，在高温下熔融挤出成薄膜。
在熔融挤出过程中，需要精确控制温度、压力和挤出速度等参数，以保证薄膜的均匀性和稳定性。
同时，还需要根据所需的膜厚和拉伸比，选择合适的模具和挤出条件。
接下来，将挤出的薄膜进行拉伸处理。
拉伸是制备聚四氟乙烯拉伸微孔膜的关键步骤，通常采用单向或双向拉伸的方式。
在拉伸过程中，薄膜中的高分子链会发生取向和重排，形成有序的微观结构。
拉伸后的薄膜需要进行热处理，以消除内部应力，提高稳定性。
热处理温度和时间对膜的性能有重要影响，需要根据具体的应用需求进行优化。
高分子材料的合成与性能研究
高分子材料的合成与性能研究高分子材料作为现代材料科学的重要组成部分，已经广泛应用于我们生活的方方面面，从日常用品到高科技领域，都能看到它们的身影。
高分子材料的独特性能使其在众多领域中发挥着不可替代的作用，而这些性能又与其合成方法密切相关。
高分子材料的合成方法多种多样，常见的有加成聚合、缩合聚合等。
加成聚合，例如聚乙烯、聚丙烯的合成，是通过不饱和单体的双键或三键打开，彼此连接形成长链大分子。
这种方法相对简单，反应条件较为温和，能够高效地生产出大量的高分子材料。
缩合聚合则是通过官能团之间的反应，脱去小分子如水、醇等，形成高分子链。
像聚酯、聚酰胺等就是通过缩合聚合得到的。
在高分子材料的合成过程中，引发剂和催化剂起着关键作用。
引发剂能够启动聚合反应，控制反应的速率和分子量分布。
不同类型的引发剂具有不同的活性和选择性，从而影响着高分子材料的结构和性能。
催化剂则能够提高反应的效率和选择性，使得合成过程更加经济和环保。
高分子材料的性能受到其分子结构、分子量、分子量分布、结晶度等多种因素的影响。
分子结构决定了材料的基本性质，如聚乙烯中的支链结构会影响其密度和结晶度，从而改变材料的硬度、强度和透明度。
分子量和分子量分布则对材料的力学性能和加工性能有着重要影响。
一般来说，分子量越高，材料的强度和韧性越好，但加工难度也会相应增加。
分子量分布较窄的高分子材料通常具有更均匀的性能。
结晶度是另一个影响高分子材料性能的重要因素。
结晶度高的高分子材料通常具有较高的强度、硬度和耐热性，但韧性可能会有所降低；而结晶度低的材料则往往具有较好的韧性和弹性。
例如，聚丙烯在不同的结晶条件下，可以得到透明的无定形材料或不透明的结晶材料，分别适用于不同的应用场景。
高分子材料的性能还与其物理形态有关。
常见的物理形态包括塑料、橡胶和纤维。
塑料具有较高的强度和硬度，在制造机械零件、电器外壳等方面得到广泛应用；橡胶具有高弹性和良好的伸缩性，是制造轮胎、密封件等的理想材料；纤维则具有高强度和良好的耐磨性，用于纺织衣物和制造绳索等。
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
通常，人们对特种和功能高分子的划分普遍采用按其性质、功能或实际用途划分的方法，可以将其分为八种类型。
1、反应性高分子材料包括高分子试剂、高分子催化剂、高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
2、光敏性高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光电材料及光致变色材料等。
3、电性能高分子材料包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料及其他电敏感性材料。
4、高分子分离材料包括各种分离膜、缓释膜和其他半透明膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。
5、高分子吸附材料包括高分子吸附树脂、吸水性高分子等。
6、高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH值、压力感应材料等。
7、医用高分子材料包括医用高分子材料、药用高分子材料和医用辅助材料等。
8、高性能工程材料如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高分子和功能纤维材料等。
常见的几种功能高分子材料离子交换树脂它是最早工业化的功能高分子材料。
经过各种官能化的聚苯乙烯树脂，含有H 离子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂，含有OH-离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。
它们主要用于水的处理。
离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
高分子催化剂催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。
它具有魔法般的催化性能，反应在常温、常压下进行，催化活性极高，几乎不产生副产物。
近十年来，国内外多有研究用人工合成的方法模拟酶，将金属化合物结合在高分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂，这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
高分子功能膜材料
11/15/2018
三、导电聚合物的结构特点及导电机理
• 所谓导电聚合物是由一些具有共扼二键的聚合物 经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘 体延伸到导体范围的一类高分子材料。 • 导电聚合物是完全不同于由金属或碳粉末与聚合 物共混而制成的导电塑料,它除了具有聚合物结构 外,还含有由掺杂入的一价对阴离子一型掺杂或对 阳离子一型掺杂,所 以通常导电聚合物的结构分为 聚合物链和与链非键合的一价对阴离子或对阳离 子两部分组成。导电聚合物除了具有高分子本身 特性之外,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体 的特性。
◆ 一般通过溶液浇铸法制备平板或管状超滤膜，以 纺丝法制备中空纤维超滤膜。 ◆ L-S相转化法是一种较为简单的制膜方法, 其工艺简单,操作方便,且用途广泛,可用来制备 各种形态的膜.目前大多数的工业用膜的制备工艺
(1)称取一定量预先干燥的聚合物溶入DMF中,加入 一定量的添加剂,通过搅拌使聚合物及其添加剂充 分溶解,制成均匀的铸膜液。 ◆ (2)过滤铸膜液,去除未溶解的杂质。 ◆ (3)静置24 h以上,以使铸膜液完全脱泡。 ◆ (4)用刮刀将铸膜液匀速涂在洁净、干燥的制膜板 上,于空气中放置一定时间,以挥发部分溶剂,然后, 将制膜板置于水凝结浴中。 ◆ (5)将基膜在水凝结浴中浸泡一定时间后,取出基 膜进行系列表征。
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二、高分子功能膜分类
混合物分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分隔作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜
熔融拉伸膜
高 分 子 功 能 膜
膜形成过程
根据膜性质
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被截留的溶质分子的分子尺寸。这是由于亲水性的多孔膜表面吸附有 活动性、相对较小的水分子层而使有效孔径相应变小，这种效应孔径 愈小愈显著。 表面荷电的多孔膜可以在表面吸附一层以上的对离子，因而荷点膜 的有效孔径比一般多孔膜更小。
高分子膜材料及其制备
CH3 C C CH3 n H3C Si CH3
气体膜材料--高分子血卟啉钴
这种高分子络合物在特定的条件下可成膜且固化 迅速， 用于分离O2/N2混合物独具特色。它最突出的 特点是能在数月的连续操作中维持与氧的结合能力， 因此具有很大的实用价值。这种膜对气体分子的选择 性可以通过改变络合物的化学结构来调整。
膜分离基础与材料
高分子膜及其制备
膜材料
膜是膜技术的核心，膜的功能是由膜材料的化学性质
膜技术中待解决的问题
尽管膜分离技术在工业中获得了广泛的应用，但是人们对膜
膜材料分类
构成膜的元素 无机膜材料 ：多孔石英玻璃、多孔陶瓷、多孔钨（金属薄膜 有机高分子膜材料 应用领域： 液体分离膜材料：MF\UF\NF\RO 气体分离膜材料:GS\PV 荷电膜材料 :\ED\BPED
气体分离膜材料
①聚酰亚胺 ②聚芳香醚 ③聚三甲基硅－1－丙炔 ④高分子血卟啉钴
气体分离膜材料—聚酰亚胺
聚酰亚胺(PI)是具有优异的耐热性、耐溶剂性和机械性能的玻 璃态聚合物，同时有优良的气体分离性能。 PI的高气体选择性是由它特有的化学结构所决定的。由于聚酰 亚胺链间柱形结构 的存在，能按照气体分子动力学直径即“分子 筛分”机理来对气体混合物进行分离。
液体分离膜材料- 聚砜类
这种聚合物的一般结构为R1-SO2-R2，若其中R1和 R2至少有一个带有苯环则称芳香聚砜，否则为脂肪 族聚砜。其中芳香聚砜是RO和UF的重要的一类膜 材料，有足够大的分子量，又能和DMF、DMAc和 NMP等有良好的相溶性，同时由于其性能稳定、机 械强度好，也是许多复合膜的支撑材料。
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)第一节：高分子膜材料的研究分类目前，高分子膜材料的种类繁多，而且分类方法也不相同，关于高分子膜材料的分类方法一般包括两个方面：已是制备方法，二是膜的性能测定方法，两者结合起来可以探讨膜的性能也合成条件之间的关系，从而达到有目的地合成性鞥有一得膜材料。
高分子膜概述
高分子膜概述一、高分子膜的分类根据孔径尺寸，分离膜可分为微滤（Microfiltration，MF）膜、超滤（Ultrafiltration，UF）膜、纳滤（Nanofiltration，NF）膜和反渗透（Reverse osmosis，RO）膜。
MF膜的孔径尺寸大于50nm，可用于去除悬浮固体、原生动物和细菌等。
UF膜的孔径尺寸为2～50nm，主要用于去除病毒和胶体。
具有纳米孔的NF膜和RO膜可去除溶解的盐离子，是主流的脱盐膜。
RO膜的结构最为致密，其孔径尺寸为0.3～0.6nm，具有很高的NaCl脱盐率（>98％），而NF膜结构更为疏松，孔径尺寸小于等于2nm，通常被称为“低压RO膜”，对NaCl脱盐率较），同时具有更高低（20％～80％），主要用于脱除高价离子（Ca2+、Mg2+和SO2-4的水通量。
二、高分子膜的结构和制备MF/UF多孔高分子膜可独立用于废水处理或作为NF膜和RO膜脱盐过程的预处理。
高分子MF膜和UF膜是应用最广泛的，其主要的制备成膜工艺是相转化法。
MF膜的截面孔分布可以是对称的或是非对称的，对称的MF膜截面孔径变化不明显，膜的厚度是影响其过滤分离性能的主要因素。
非对称的MF膜是由孔径小的表面分离层和孔径大的支撑层组成的，分离层的孔结构和厚度决定了膜整体的过滤分离性能。
UF膜的结构通常是非对称的，如图2-1所示，由开孔的底部支撑层和相对致密的表层构成，支撑层和表层属于同一种材料。
表层起到主要的分离作用，支撑层可使水溶液无阻碍地跨膜传输。
图2-1 聚砜UF膜的SEM照片平板MF/UF膜主要通过相转化法制备，以无纺布作为基底，提高膜的力学强度。
相转化法是指将含有聚合物和溶剂的均相聚合物溶液浸入非溶剂凝固浴中，并在可混溶的溶剂和非溶剂交换过程中发生聚合物固化。
此方法制备的膜的特性可通过改变浇铸条件、聚合物种类、聚合物浓度，溶剂/非溶剂体系和添加剂以及凝固浴条件实现调控。
目前MF/UF高分子膜材料主要包括醋酸纤维素（Cellulose Acetate，CA）、聚砜（Polysulfone，PSF）、聚醚砜（Polyethersulfone，PES）、聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）和聚偏二氟乙烯（Polyvinylidine Fluoride，PVDF）等。
浅析功能高分子材料性质及应用
浅析功能高分子材料性质及应用一功能高分子材料概述1.1高能高分子材料的定义功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
1.2功能高分子材料的结构功能高分子材料其实是有机化合物，有机化合物是碳元素的化合物。
除碳原子外，其他元素主要是氢、氧、氮等.碳原子与碳原子之间，碳原子与其他元素的原子之间，能形成稳定的结构。
由於不同的特殊结构的形成，使有机化合物具有很独特的功能。
高分子中可以把某些有机物结构（又称为功能团）替换，以改变高分子的特性。
功能高分子材料之所有能够在应用中表现出许多独特的性质，主要与其结构有关。
二功能高分子材料的优点（1）质轻。
密度平均为1.45g/cm3，约为钢的1/5，铝的1/2。
（2）比强度高。
接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料。
（3）有良好的韧性。
即高分子材料在断裂前能吸收较大的能量。
（4）减摩、耐磨性好。
有些高分子材料在无润滑和少润滑的摩擦条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的。
（5）电绝缘性好。
可与陶瓷、橡胶媲美。
（6）耐蚀性，化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的耐腐蚀性。
（7）导热系数小。
如泡沫塑料的导热系数只有0.02～0.046W/（m·K），约为金属的1/1500，是理想的绝热材料。
（8）易老化。
高分子材料能在光、空气、热及环境介质的作用下，分子结构产生逆变，机械性能变差，寿命缩短。
（9）易燃。
塑料不仅可燃，而且燃烧时发烟，产生有毒气体（10）耐热性。
高分子材料的耐热性是指温度升高时其性能明显降低的抵抗能力。
热固性塑料的耐热性比热塑性塑料高。
三功能高分子材料的应用1 电磁功能高分子材料电磁功能高分子材料主要包括导电性材料，高分子磁性体，光电导材料，压电材料，热电材和磁记录材料等。
高分子分离膜
超滤膜：不对称膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纤维状等。
表面活性层：致密光滑，厚度，细孔孔径小于10nm
超滤 膜
过渡层：细孔大于10nm，厚度1-10μm
支撑层：厚度50-250μm，孔径大于10nm。起支撑作用，提高机械强度
性能主要取决于表面活性层和过渡层
超滤膜技术应用
超滤技术主要用于含分子量500-500,000的微粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化 工、食品、医药、生化
3.4 高分子分离膜的制备方法
膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其性能差别很大。 合理的、先进的制膜工艺是制造优良性能分离膜的重要保证。
制备方法
烧结法 拉伸法 径迹刻蚀法 相转化法 复合膜化法
多孔膜 最实用
1. 烧结法
将聚合物的微粒通过烧结形成多孔膜
聚合物的微粒
微孔膜的缺点： 颗粒容量较小，易被堵塞
微滤的应用
微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生 物，都可借助微孔膜去除。
实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。
日本： 纤维素酯类膜：53％， 聚砜膜：33.3％， 聚酰胺膜：11.7％， 其他：2％
材料
纤维 素
二醋酸纤维素 (CDA)、三醋酸纤维素 (CTA)、硝化 纤维素(CN)，混合纤维素(CN-CA)、乙基纤维素 (EC)等。
特点
高分子薄膜制备及其结构与性能分析
高分子薄膜制备及其结构与性能分析高分子薄膜是一种应用广泛的材料，广泛应用于各种领域，如电子、光学、医疗、食品和包装等。
高分子薄膜是通过将高分子材料加工成薄膜形式来制备的。
高分子薄膜制备的方法有很多种，如溶液浇铸法、熔融法、拉伸法、堆积法等。
不同的制备方法制备的高分子薄膜具有不同的结构和性能。
一、制备方法1.溶液浇铸法溶液浇铸法是制备高分子薄膜的常用方法之一。
该方法将高分子材料溶解于溶剂中，形成稀溶液，再将溶液浇铸在平滑的基板上，干燥后形成薄膜。
溶液浇铸法可以控制薄膜的厚度和形状。
2.熔融法熔融法是将高分子材料加热至熔点，使其熔化成液态，然后将液态高分子材料均匀地涂在基板上，冷却后形成薄膜。
熔融法具有快速、高效的优点，但同时也会带来一定的难度和不确定性。
3.拉伸法拉伸法是将高分子材料加工成薄厚且平坦的杆状样品，然后将其放入拉伸设备中，在一定拉伸速度下拉伸成薄膜。
拉伸法可以调节薄膜的厚度和形状，但对于某些材料来说，操作起来相对复杂。
4.堆积法堆积法是将一定形状和大小的高分子材料片层层堆积，用压力将材料压实成一整块薄膜。
堆积法可以制备很大、很厚的高分子薄膜。
不过，堆积法需要注重制备过程中的均匀性和去除堆积时的松散，否则会影响薄膜的力学性能和结构。
二、结构和性能高分子薄膜具有非常重要的结构和性能，它们对薄膜的应用和功能产生了巨大的影响。
1.结构高分子薄膜的结构通常由以下几个方面组成：(1)结晶和非晶态：高分子薄膜由于其制备方法的不同，通常具有不同的结晶度。
结晶区域通常与非晶区域相邻，且存在相应的晶体导向。
(2)孔洞和缺陷：制备过程中的非理想处理可能会导致高分子薄膜表面或体积产生孔洞或缺陷。
(3)表面形貌：高分子薄膜表面的形貌常常决定了其性能。
表面形貌的稳定性和均匀性对于高分子薄膜的应用有重要影响。
2.性能高分子薄膜的主要性能包括使用在气体通透性、机械性能、温度稳定性、湿度稳定性、光学性能、稳定性等方面。
高分子功能膜 (PPTminimizer)
依所用 膜分为
致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、 致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、气 ）、逆渗析 体分离、渗透汽化、蒸汽渗透等过程 体分离、渗透汽化、
2010-9-21
4.1 透析
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一、高分子功能膜分类
混合物分离分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分割作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 超细滤膜、超滤膜、 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜 沉积膜 熔融拉伸膜 膜形成过程 溶剂注膜 界面膜 动态形成膜 密度膜 根据膜性质 相变形成膜 乳化膜 多孔膜
超滤膜
乙酸纤维素、聚砜和聚丙烯腈是现今通用超滤膜材料。中国科学 院广州化学研究所曾开发氰乙基代乙酸纤维素超滤膜能抗菌。中 国科学院生态环境中心进行膜防污塞和清洗的工作。
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微滤、 4.2 微滤、超滤和纳滤 纳滤
渗透膜， 最初的纳滤膜制备方法同逆 渗透膜，实质是用脱盐截留率较低的 芳香聚酰胺逆渗透膜，用于燃料等中等分子量的物质（ 芳香聚酰胺逆渗透膜，用于燃料等中等分子量的物质（相对分子质 量为500 的截留而容许盐和水通过。 500） 量为500）的截留而容许盐和水通过。由于一方面纳滤膜的水通过 量远大于逆渗透膜，而纳滤所用压力也较低（ 2.5MPa）；另一方 MPa）； 量远大于逆渗透膜，而纳滤所用压力也较低（1-2.5MPa）；另一方 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、阳和多价 阳离子分离的要求，促进了纳滤的发展。 阴、阳离子分离的要求，促进了纳滤的发展。 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线： 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线： 海水 过滤 沉降 钠离子交换柱去除高价阳离子 逆渗透 淡水 沉降 逆渗透 浓水 淡水
高分子材料的膜分离性能与应用
高分子材料的膜分离性能与应用一、引言高分子材料是一类具有特殊结构和性质的化合物，广泛应用于日常生活和工业领域。
其中，高分子膜材料因其独特的分离性能受到了人们的广泛关注。
本文将探讨高分子膜材料的膜分离性能与应用，并进行分类和分析。
二、高分子材料的膜分离性能1.渗透性能高分子膜材料的渗透性能是评价其膜分离性能的重要指标之一。
渗透性能取决于高分子膜材料的孔隙结构和空间分布。
具有高孔隙率和合适孔径分布的膜材料，可实现溶剂和溶质的选择性渗透，从而实现分离作用。
2.选择性高分子膜材料的选择性是指该材料对不同溶剂或溶质的选择性渗透能力。
不同的高分子材料对不同的分子具有不同的选择性，如对有机物的选择性、离子的选择性等。
通过调节高分子材料的结构和成分，可以实现对目标组分的高选择性分离。
3.热稳定性高分子膜材料在分离过程中需要承受一定的温度和压力，因此其热稳定性也是一个重要的性能指标。
热稳定性不仅影响膜材料的使用寿命，还关系到其分离效果和稳定性。
提高高分子膜材料的热稳定性可以通过添加稳定剂、优化材料的组成和结构等方式来实现。
三、高分子材料膜分离应用的分类根据不同的分离机制，高分子材料膜分离应用可分为以下几类。
1.微滤分离微滤分离主要通过高分子膜材料的孔径，对不同粒径的微粒进行筛分。
其应用范围广泛，包括饮用水净化、食品加工、医药领域等。
高分子材料微滤膜能够有效去除悬浮固体、胶体和大分子物质等。
2.超滤分离超滤分离是利用高分子膜材料的分子筛效应，将溶液中的低分子物质、胶体颗粒等分离出来。
超滤膜广泛应用于饮用水净化、废水处理、制药工业等领域，具有高选择性和高通量的特点。
3.逆渗透分离逆渗透分离是指利用高分子逆渗透膜对水和溶质进行分离。
逆渗透膜对水分子具有高渗透性，但对大分子溶质具有较高的拒绝性。
逆渗透分离广泛应用于海水淡化、工业废水处理、饮用水净化等领域。
4.气体分离高分子膜材料在气体分离领域也有广泛应用。
例如，聚醚酯膜被广泛用于二氧化碳的分离，用于酸性气体和碱性气体的分离。
膜材料的简介制备
分离膜材料和膜制备技术的研究进展摘要：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。
关键词：分离膜制备发展1.膜分离技术的发展简史膜在自然中,特别是在生物体内是广泛而永恒存在的。
可人类对它的认识、利用、模拟以至人工合成的过程却是及其漫长而曲折的。
人们对膜进行科学的研究则是近几十年来的事。
是在1748 年,诺来特(Nollet ) 就注意到水自发通过猪膀胱而扩散到酒精中。
在1864 年, 特劳贝( Traube) 才成功制成人类历史上第一片人造膜—亚铁氰化酮膜。
但直到1960 年洛布(Loeb) 和索利拉金(Souriraja) 研究出具有商业价值的醋酸纤维素非对称(L - S) 膜,确定了L - S 制膜工业,才开创了膜技术的新纪元。
随后的20 年是“膜技术的黄金时代”。
以石油危机和人类环境意识增强为契机。
伴随相关学科的发展,国内外学者对高分子膜的形成、膜结构、物性、性能、过程及应用等开展研究,取得了很大的进展,为以后膜科学的发展、膜技术的产业化奠定了基础。
[1]与传统的分离操作相比，膜分离具有以下特点：（1）膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度的分离；（2）大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低；（3）膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏性物料；（4）膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维护都十分方便。
2.分离膜分类按膜的材料分类，可分为有机膜、无机膜、液膜；按膜的结构分类，可分为对称膜和不对称膜；按作用机理分类，可分为多孔膜和致密膜；按应用范围分类，可分为微滤膜（MF 膜）、超过滤膜（UF 膜）、反渗透膜（RO 膜）、气体分离膜（GS膜）、离子交换膜等。
[2]2.1 无机膜材料无机膜材料通常具有非常好的化学和热稳定性,但无机材料用于制膜还很有限, 目前无机膜的应用大都局限于微滤和超滤领域[3]。
功能高分子第3章高分子分离膜
发和膜电泳等场合。
醋酸纤维素的缺点: ①在酸、碱存在下易发生水解，pH值适应范
围较窄；
②易受微生物侵蚀；
③耐热性能差；
④耐溶剂性能差。 近年来甲壳素类海藻酸钠类成为了新的分 离膜制备材料。
2、聚砜类
O
特征基团：
S O
聚砜类树脂基本特性: ① 化学稳定性好， 耐热性能好；
聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物
常见材料的最高允许使用温度
名称 醋酸纤维素 聚酰胺 温度／℃ 35
聚苯并咪唑
聚苯并咪唑酮 磺化聚苯醚 磺化聚砜 聚醚砜酮
90
70 70 120 160
四、 高分子分离膜的制备方法
1、致密膜的制备
２、多孔膜的制备
３、复合膜的制备
1、致密膜的制备 (1) 溶剂涂层挥发法 高分子铸膜液刮涂在玻璃等表面、干燥 旋涂成膜仪★ (2) 水面扩展挥发法 高分子溶液在水面扩展、溶剂挥发
（2） 超滤技术应用领域 超滤技术主要用于含分子量500～500,000的微 粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之 一，它的应用领域涉及化工、食品、医药、生化 等。 ①纯水的制备 超滤技术广泛用于水中的细菌、病毒和其他异 物的除去，用于制备高纯饮用水、电子工业超净 水和医用无菌水等。
②汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理
——最上层的表面活性层，厚度0.1-1.5m
中间的过渡层；
最下面的支撑层，呈多孔状。
膜的分离性能主要取决于表面活性层和过渡层。
支撑层的作用为起支撑作用，提高膜的机械强度。
中空纤维状超滤膜的特点:直径小，强度高，不
需要支撑结构，管内外能承受较大的压力差。
制备超滤膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙 烯腈和醋酸纤维素等。
高分子凝聚态结构及聚合物性能概述
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动态热机械分析
利用动态热机械分析仪测定聚合物在 交变应力作用下的动பைடு நூலகம்力学性能和阻 尼特性。
光学性能评估手段
透光率测试
通过透光率测试仪测定 聚合物的透光率，评估 其透明度和光学质量。
折射率测定
利用折射仪测定聚合物 的折射率，研究其光学
性质和光传播行为。
光泽度评估
通过光泽度计测定聚合 物的光泽度，评估其表 面光洁度和反射性能。
其他相互作用
如离子键、金属配位键等， 也可在特定高分子体系中 存在。
结晶、非晶与取向结构
结晶结构
高分子链在三维空间中有序排列形成 的结构，具有明确的晶胞和晶格参数。
非晶结构
取向结构
高分子链在一定方向上优先排列形成的结构 ，如纤维状和片状结构等。这种结构对高分 子材料的力学性能和光学性能等具有重要影 响。
纤维材料具有优良的力学性能、化学稳定性和耐磨性，部分 纤维还具有较好的耐热性和电绝缘性。
应用领域
纤维材料广泛应用于纺织、造纸、复合材料等领域，如聚酯 纤维(PET)用于制作衣物、床上用品等，碳纤维(CF)用于制作 高性能复合材料、体育器材等。
05 聚合物加工过程中结构与 性能关系
加工工艺对聚合物结构影响
多尺度研究方法的融合
将宏观、介观和微观尺度的研究方 法相结合，揭示高分子凝聚态结构 和性能关系的多尺度特征。
跨学科的交叉融合
高分子科学与物理学、化学、生物 学等学科的交叉融合将推动高分子 凝聚态结构及聚合物性能研究向更 深层次发展。
功能导向的高分子材料设计
根据特定应用场景的需求，设计具 有特定功能的高分子材料，如自修 复、形状记忆、智能响应等。
《膜分离技术》PPT课件
缓冲液
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无机盐
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2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
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• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
F
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11
17.1 膜材料 与膜的制造
精选ppt
12
膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
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4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
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透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
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透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
高分子结构与性能精华版
第一章链结构1聚合物：是不同聚合度分子的聚集体,是指宏观的物体。
而高聚物指分子量很高的聚合物，属聚合物的一部分。
高分子、大分子：单个的孤立分子，由许多小分子单体聚合而成。
2.物理缠结：无数根高分子链共享一个扩张体积, 链与链间互相围绕穿透,运动受到缠结点的限制。
产生物理缠结的条件：1. 刚性分子链不发生物理缠结；2. M(分子量)大于M c (临界分子量) ，M小于M c不发生物理缠结。
化学交联：高分子链之间通过化学键或链段连接成一个空间网状的结构，可限制高分子链的在轮廓方向的运动。
3高分子链以不同程度蜷曲的特性称为柔性。
两个可旋转单键之间的一段链，称为链段。
链段是分子链上最小的独立运动单元。
链段长度b愈短，柔性愈好。
4分子构造：一维、合成高分子多为线形，如HDPE、PS、PVC、POM；二维、环形高分子；三维、三维交联高分子、ß-环糊精、纳米管。
5支化高分子：无规（树状）、疏形和星形。
无规、不同长度的支链沿着主链无规分布。
如LDPE。
疏形、一些线性链沿着主链以较短的间隔排列而成。
如苯乙烯采用阴离子聚合。
星形、从一个核伸出三个或多个臂（支链）的高分子。
如星形支链聚苯乙烯。
6链结构鉴别：红外光谱与拉曼光谱区别：红外活性与振动中偶极矩变化有关，而拉曼活性与振动中诱导偶极矩变化有关。
红外光谱为吸收光谱，拉曼光谱为散射光谱。
红外光谱鉴别分子中存在的基团、分子结构的形状、双键的位置以及顺、反异构等结构特征。
拉曼光谱在表征高分子链的碳-碳骨架结构上较为有效，也可测定晶态聚合物的结晶度和取向度。
核磁共振谱研究共聚物中共聚体的化学结构较有效，核磁共振发法是研究高聚物链内单个原子周围环境最有效的结构研究方法，共振吸收强度比例于参加共振吸收核的数目。
7超支化聚合物的性质1低粘度较低的粘度意味着其分子间链缠结较少。
2较好的溶解性3热稳定性和化学反应性。
第二章高聚物的凝聚态结构1高聚物非晶态指非晶高聚物的玻璃态，高弹态以及所有高聚物的熔融态。
膜科学与技术
高分子气体分离膜——自具微孔高分子气体分离膜高分子分离膜（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。
自具微孔高分子（PIMs）是近年来出现的一种新型有机微孔材料，由含有扭曲结构的刚性单体聚合而成，因其具有优越的气体分离性能，吸引了众多研究者的关注，并得到快速发展。
下面将从PIMs及其在气体分离膜中的应用，PIMs 的结构调控以及PIMs改性方面的研究进展进行介绍。
PIMs多由刚性强的多卤代物与含有多个羟基的化合物发生双亲核取代反应得到。
研究表明，只要参加反应的刚性单体中有一个具有扭曲的结构，就可以通过形成苯并二氧六环的反应将具有这种特点的单体与另一种功能型单体连接起来，制备出具有扭曲结构的高分子。
这种主链呈阶梯状的高分子可阻止分子链间有效堆积，形成微孔材料。
PIMs的微孔结构由分子结构决定，不受热处理方式和加工过程的影响。
根据化学结构的差异可将PIMs分为网状PIMs和链状PIMs。
链状PIMs具有可溶解性及微孔结构，特别适用于制备气体分离膜。
链状PIMs由直链单体聚合而成，易溶于大部分溶剂。
因缩聚反应类型的不同，又可将其分为苯并二氧六环体系PIMs和聚酰亚胺体系PIMs。
2004年，RGHH 等成功合成出可溶的链状PIM1-6，其中比表面积最高的是PIM-1。
除PIM-6外，其他PIMs均易溶于极性非质子型溶剂。
首次用于气体分离膜制备的PIMs材料，是2005年Budd等用形成苯并二氧六环的反应合成的PIM-7。
对PIM-1和PIM-7进行气体分离性能测试表明，在所测试的8种气体中，CO2渗透系数最大，这主要取决于PIMs 分子链上的极性基团与CO2之间的相互作用。
PIM-1和PIM-7气体分离膜优越的气体分离性能吸引了更多的研究者投入到对新型链状PIMs的研究中，更多可用于制备链状PIMs的单体也因此得到开发，其中一些研究者致力于不同侧链取代基的PIMs的研究。
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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。