聚4-甲基戊烯-1薄膜选择性分离性能的研究【开题报告】.doc

1、毕业论文开题报告 高分子材料与工程 聚 4-甲基戊烯 -1 薄膜选择性分离性能的研究 一、选题的背景和意义 TPX 化学名称是聚 4-甲基戊烯 -1，它是一种具有立体规整结构的结晶型透明聚烯烃。 TPX 的光学性能、机械性能、电学性能和耐高温性等性能非常突出。混合气体的分离、富集都是用高分子选择性分离膜，近年来取得重大进展。而 TPX 的透气性很好，对水蒸气和气体的渗透率为聚乙烯（ PE）的 10 倍 2。 TPX 薄膜 具有分离 N2/ O2 的能力，它 的透氧率为透氮率的 4-6 倍， 所以 可 以 作为空气分离的富氧膜 ，被广泛应用于气体分离与渗透蒸 发 8。 此外 也 可 以 利用 T

2、PX 膜 的高透气性，研究 它 在水处理装置、人工肾脏透析方面的应用。 另外，解决水中的有机物污染也是环境保护的重要课题之一。利用有机液优先透过膜将含有少量有机液的水体进行处理，并将有机液进行回收利用，具有非常广泛的应用前景。而 TPX 均质膜在对氯代烃 /水混合液的选择性分离中，表现为有机液优先透过 3。 TPX 膜疏水性膜，在水溶液中优先透过有机物。由于有机液优先透过膜发展比较晚，研究比较缓慢，目前用做研究对象的膜材质大部分为表面能较低的有机硅类聚合物及含氟高分子，尤其是橡胶态有机硅聚合物 12。 此次课题研究旨在 通过溶液法制备 TPX 薄膜，以简单的表征其机械性能和乙醇 /水的选择性分

3、离性能，研究不同溶剂对产品性能的影响，希望对有机液优先透过膜的研究提供新的依据。 二、研究目标与主要内容 1 研究目标 通过 溶液法制备 TPX 薄膜，测定不同溶剂对膜的机械性能的影响。 此外，以简单的表征其液体透过性能，研究不同溶剂，膜厚以及不同的料液浓度对TPX 膜的通量的影响。 最后 ， 通过测定膜对乙醇 /水混合液的透过率，研究 TPX 膜的选择性分离性能。 2 研究内容 (1)、简略介绍 TPX 薄膜的优越的机械性能，选择性分离 性能 ； 1 (2)、通过 溶液法制备不同溶剂的 TPX 薄膜，在万能试验机上测试薄膜的机械性能 ； (3)、 通过杯式滤器测定膜对乙醇 /水混合液的通量，

4、从而表征膜的选择性分离性能； (4)、对实验数据进行 比较，分析。 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 1 仪器设备及试剂 1.1 仪器设备 集热式磁力搅拌器； 万能试验机 ； 杯式滤器 。 1.2 试剂 TPX（聚 4-甲基戊烯 -1）：日本三井 。 环己烷，三氯乙烯，四氯乙烯均为分析纯试剂，混合溶剂为环己烷分别与三氯乙烯，四氯乙烯的不同比例的混合物。 2 实验步骤 2.1 制备 步骤 将一定量的 TPX 分别加入到环己烷、三氯乙烯，四氯乙烯，环己烷 /四氯乙烯 及环己烷 /三氯乙烯不同比例混合的溶剂中，加热搅拌溶解，配成浓度为 2 g/100 mL的透明溶液。将溶液趁热浇

5、铸在玻璃板上，使溶剂在室温下自然挥发，即可得到 TPX 的均质致密膜 4。将膜置于 60的烘箱中干燥 30min，使残留溶剂充分逸出，即得到 TPX 均质膜。 2.2 性能 测定 （ 1）拉伸性能的测定：在万能试验机上测定膜拉伸强度，并探讨不同溶剂，以及同种溶剂的不同比例对膜的拉伸强度的影响。 （ 2）分离性 能的测定：用简单的膜分离装置测定乙醇 /水的通过量，研究不同溶剂，膜的厚度以及不同料液浓度对膜的通量的影响，从而简单表征膜的选择性分离性能 5。 3 数据处理方法 通过对 膜的拉伸强度，断裂伸长率等数据 的分析， 探讨不同溶剂，同种溶剂的不同比例，对膜的拉伸强度的影响。 此外， 绘制标准

6、曲线，通过测定乙醇 /水透过膜的质量和2 体积，分析不同溶剂，膜的厚度以及料液的浓度对膜的通量和分离因子的影响，从而简单表征膜的选择性分离性能 11。 四、参考文献 1 张素霖 . 展望 TPXJ. 塑料工业 , 1984, 5455. 2 钱知勉 . 塑料性能应用手册 M(修订版 ). 上海 : 科学技术文献出版社 , 1987, 7681. 3 陶海俊 , 张军 . 聚 4-甲基戊烯 -1(TPX)的加工和应用 J. 合成材料老化与应用 , 2006, 35(2): 5054. 4 陈观文 , 张世民 . 成膜溶剂对聚 4-甲基戊烯 -1 膜的形态结构和透过行为的影响 J.高分子学报 ,

7、1986, 6(6): 690694. 5 蒋晓钧 , 曾一鸣 , 施艳荞 , 陈观文 . 成膜溶剂对聚 4-甲基戊烯 -1 膜形态结构及渗透汽化特性的影响 J. 功能高分子学报 , 2001, 14(2): 133137. 6 Juha-Matti Levgsalmi and Thomas J. McCarthy. Gas Permeability of Surface-Selectively Chlorinated Poly(4-methyl- l-pentene) J. Macromolecules, 1995, 28(6): 17331738. 7 A. Danch and A. Ga

8、domski. On thermal properties of poly(4-methyl-1-pentene) membranes cast from solution J. Journal of Thermal Analysis, 1995, 45: 11751181. 8 陶海俊 . 聚 4-甲基 -1-戊烯微孔膜的研究进展 J. 化工进展 , 2006, 25(3): 275280. 9 郑国栋 , 刘莉 . 高分子富氧膜的研究 -(I)几种聚烯烃及其改性聚合物的成膜与 氧氮透过性能 J. 高分子材料科学与工程 , 1986, (6): 1015. 10 罗本喆 , 张军 . 热致相

9、分离法制备聚烯烃微孔膜研究进展 J. 高分子通报 , 2005, 3: 4046. 11 蒋晓钧 , 曾一鸣 , 施艳荞 , 陈观文 . PTMSP 与 PMP 膜渗透汽化分离性能的研究比较J. 功能高分子学报 , 2001, 6: 153156. 12 张佩琴 , 蔡邦肖 . 渗透汽化在醇 /水分离中的应用 J. 净水技术 , 2006, 25(4): 1418. 五、研究的整体方案与工作进度安排 1、 20010 年 12 月 25 日 1 月 5 日 查阅文献、完成开题报告，文献综述和 外文翻译 ，并开始实验 。 2、 2010 年 12 月 15 日 2011 年 1 月 30 日 完

10、成所有实验，获得所必须的实验数据 。 4、 2011 年 2 月 1 日 2011 年 2 月 18 日 3 处理数据并完成论文初稿 。 5、 2011 年 2 月 19 日 2011 年 4 月 20 日 修改论文，并定稿。 六、研究的主要特点及创新点 目前为止， TPX 膜的有机物 /水混合液的选择性分离性能研究主要集中在分离挥发性有机物水溶液（如二氯甲烷，三氯甲烷，吡啶等），而对于难挥发性有机物水溶液（如醇类，苯乙烯等）的分离研究很少，而且对 TPX 膜的机械性能没有做过系统的研究和测定 。所以本论文 将 根据 TPX 优越的机械性能和有机物 /水混合液的选择性分离性能，通过 溶液法制备 TPX 薄膜，并通过万能试验机测定不同溶剂对膜的机械性能的影响。另外，通过测定乙醇 /水的混合液透过膜的质量和体积，研究不同溶剂，料液的浓度以及膜的厚度对 TPX 膜的液体透过性的影响，从而简单的表征 TPX 膜的选择性分离性能。为 TPX 膜的选择性分离性能的研究及应用提供新的依据。