不對稱炭膜的制備及結構性能研究.pdf

1、炭膜是一種新型的炭基膜材料，它是由聚合物膜經(jīng)高溫炭化制備而成的。具有熱穩(wěn)定性高、化學穩(wěn)定性好、氣體滲透選擇性能高等優(yōu)點，在氣體分離領域，特別是小分子氣體分離方面具有廣闊的應用前景。目前，所制備的炭膜主要是均質炭膜，其對氣體的滲透系數(shù)較高，但由于傳質厚度大，很難達到高的氣體滲透通量。本論文通過改變膜結構減小傳質厚度，達到提高膜氣體滲透通量的目的。
　　論文以Kapton型聚酰胺酸(PAA)為前驅體，采用干濕相轉化法制備具有不對稱結構

2、的聚酰亞胺膜，再經(jīng)高溫炭化制備具有不對稱結構的炭膜。探討了相轉化制膜工藝（鑄膜液濃度、蒸發(fā)時間、凝膠介質、添加劑）和炭化工藝（炭化溫度、炭化時間）等因素對不對稱炭膜結構和氣體分離性能的影響。并采用SEM、XRD、色譜等手段對不對稱炭膜的形態(tài)結構和性能進行表征。研究表明:
　　1、采用干濕相轉化法可以制備出具有高滲透通量的不對稱聚酰亞胺基炭膜。相轉化制膜工藝對所制備不對稱炭膜的微結構及氣體分離性能有較大的影響。增大鑄膜液濃度能夠提高

3、不對稱炭膜的分離選擇性，但氣體滲透通量降低;控制適宜的預蒸發(fā)時間有利于制備具有高通量、高分離選擇性的不對稱炭膜。凝膠介質的選擇對制備高性能不對稱炭膜十分關鍵，以添加10％DMAc的水為凝膠介質時，可以制備出具有良好分離性能的不對稱炭膜。添加劑PVP的含量越高不對稱炭膜的致密層厚度越大、大孔的數(shù)量越少、通量越低，添加劑PEG使鑄膜體系更趨向于瞬時相分離，使不對稱炭膜的孔隙率增加、孔徑變大、通量增加選擇性降低。
　　2、炭化工藝對不對