梯形苯基倍半硅氧烷共聚物的制備及其在制革廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、有機(jī)硅材料特殊的價鍵結(jié)構(gòu)使其同時具有有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的特征。硅與碳雖然同屬一族，但是有機(jī)硅聚合物具有許多不同于碳基聚合物的優(yōu)異的理化性能，例如耐高低溫性、絕緣性、耐氧化性、低表面能等。使其在電子、能源、化工、國防、航天等許多領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值。有機(jī)硅薄膜是膜科學(xué)發(fā)展的一個重要方向。 高分子有機(jī)硅材料的合成方法非常多，但是經(jīng)濟(jì)、安全、高效和反應(yīng)條件易控制的路線則很少，而高分子有機(jī)硅材料本身機(jī)械強(qiáng)度較低和硫化過程難控制的缺

2、陷也對高分子有機(jī)硅薄膜的制備帶來很大的阻力。目前，國內(nèi)還沒有實(shí)現(xiàn)高分子有機(jī)硅薄膜的工業(yè)生產(chǎn)，其制備技術(shù)尚有很多的瓶頸難以突破。本論文在考察近年來高分子有機(jī)硅材料結(jié)構(gòu)和性能研究的基礎(chǔ)上，提出了改善高分子有機(jī)硅材料拉伸強(qiáng)度和膜性能以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)控制方法，主要探討了：(1)采用硅烷偶聯(lián)劑在高分子有機(jī)硅主鏈上引入芳香基團(tuán)對提高材料強(qiáng)度的作用；(2)催化作用及反應(yīng)方式對有機(jī)硅薄膜性能的影響；(3)膜材料制備的低溫硫化技術(shù)；(4)鑄膜液添加劑對膜結(jié)

3、構(gòu)性能的影響。 通過共水縮合制備了具有良好硫化性能的高分子有機(jī)硅聚合物聚二甲基硅氧烷—苯基倍半梯形硅氧烷共聚物。決定反應(yīng)平衡的因素主要有苯基三甲氧基硅烷的醇解、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)過程pH值、反應(yīng)物料配比等。試驗(yàn)以分子量30,000以上的目標(biāo)產(chǎn)物聚二甲基硅氧烷—苯基倍半梯形硅氧烷共聚物的產(chǎn)率為反應(yīng)基準(zhǔn)。通過多次重復(fù)試驗(yàn)得出最優(yōu)的試驗(yàn)條件為：在pH值=8.0，反應(yīng)溫度為70℃的條件下反應(yīng)6.4小時，其中反應(yīng)物料質(zhì)量比PDMS/

4、PTMS=0.45。在此實(shí)驗(yàn)條件下可以得到最大產(chǎn)率的聚二甲基硅氧烷—梯形苯基倍半硅氧烷共聚物目標(biāo)產(chǎn)物。通過紫外光譜、紅外光譜、DSC、凝膠滲透色譜和核磁共振譜的分析得到：共水縮合得到的聚二甲基硅氧烷—苯基倍半梯形聚合物分子量分布比較集中。目標(biāo)產(chǎn)物聚二甲基硅氧烷—苯基倍半梯形硅氧烷共聚物并不是完全由完整的梯形鏈段所構(gòu)成，而是基本由近似梯形高聚物混合組成，帶有少量的活性基團(tuán)，具有良好的硫化前景。 利用二丁基二月桂酸錫作為硫化的引發(fā)劑

5、對高分子有機(jī)硅材料聚二甲基硅氧烷—苯基倍半梯形硅氧烷共聚物進(jìn)行低溫(50～75℃)硫化交聯(lián)制備高分子有機(jī)硅薄膜。聚二甲基硅氧烷—苯基倍半梯形硅氧烷共聚物的硫化性能非常好、硫化速度快、成品膜材料強(qiáng)度好、形態(tài)分布均勻。利用拉伸試驗(yàn)機(jī)測量其拉伸性能后得到高分子有機(jī)硅薄膜的拉伸強(qiáng)度最高達(dá)43MPa，彈性應(yīng)變十分大，最大達(dá)到159.61％，具有良好的應(yīng)用性能。利用掃描電鏡對膜表面及截面的微觀觀察，可以看到薄膜的表面性能良好：薄膜的表面平整，基本沒

6、有瑕疵。薄膜的孔徑分布比較均勻，孔徑在10～50nm之間，具有良好的分子篩分截留作用。孔隙率達(dá)到24.32％。薄膜的化學(xué)性能穩(wěn)定，耐化學(xué)腐蝕，適應(yīng)pH范圍十分廣。 利用自制的以低溫硫化聚二甲基硅氧烷—苯基倍半梯形硅氧烷共聚物為膜材料的高分子有機(jī)硅薄膜對皮革廢水在室溫(24℃)下進(jìn)行超濾分離試驗(yàn)，以廢水中總鉻含量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行薄膜的分離性能測定。經(jīng)分離，得到最大的鉻含量下降量達(dá)到61.3％，最小鉻含量下降量也達(dá)到了48.3％，平均分離