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二胺扩链剂扩链

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-3-15 17:54:55
研究比较聚酯软段和聚醚软段的差别,Muszynski等研究了二胺扩链剂扩链得到的聚氨酯-脲(PUU)对芳烃/烷烃体系的渗透汽化分离性能,所采用的软段包括聚四氢呋喃(PTMG)和聚己二酸乙二醇酯(PBA)。

与HTPB基的PU相比,以聚酯(醚)为软段,二胺扩链剂扩链合成的PU膜更多用来分离有机物-有机物混合体系。从结构上来看,聚酯比聚醚链段含有更高的羰基,极性更强,这将导致两者制得的膜具有不同的分离性能。

结果发现,当软段选用PBA时,PUU膜有着良好的分离性能和耐溶剂性能,对25 ℃时苯-环己烷共沸组成体系的渗透通量为25.5 kg·μm/(m2·h),分离因子为5.8。当软段为PTMG时,PUU膜的溶胀比较严重,甚至不能在高芳烃含量的分离条件下使用,虽然渗透通量比较大,但分离因子较低。

对含苯5%(质量分数)的苯-环己烷混合液,PUU膜的渗透通量在1.4~40.3 kg·μm/(m2·h),而分离因子在3.2~11.7变化。从结果来看,软段PBA比PTMG在芳烃-烷烃分离领域更具工业应用的潜力。但考虑到该研究中制备的均为线性的PU,如果对PTMG型的PU膜加以适当交联,可能会有效改善其性能。

其研究组的Wolinska-Grabczyk 对聚氨酯中的硬段对苯/环己烷渗透汽化分离性能的影响做了更深入的研究。

Ye等采用聚己二酸乙二醇酯(PEA)作为软段、选用二胺扩链剂扩链或者二酐扩链剂扩链制备了线性的PEA型PU和聚氨酯酰亚胺(PUI)膜,并将其用于苯-环己烷体系的分离。

结果发现,在硬段中含有酰亚胺基团的PUI具有比PU更好的抗溶胀性,取得了更高的分离因子,这是因为酰亚胺基团的引入使PUI硬段刚性和对芳烃亲和性均得到提高。但这种引入刚性基团以加强物理交联点的方法对于抑制溶胀并不十分有效,膜在苯-环己烷(50/50)混合物中,其溶胀度仍在10%左右。

如前所述,在有机混合物的分离中,交联是必要的。Roizard等[18]用二异氰酸酯与聚醚二醇(PEG)或聚酯二醇(PCL)分别反应,并采用NCO封端后高温处理和加入三乙醇胺两种方法进行交联,其中前者的交联方法与前述文献类似。

结果表明,前者交联得到的膜渗透通量比后者低,这是由于NCO封端后高温处理得到的PU膜交联度略低。另外由于聚氨酯软段中的极性醚或酯链能与芳烃相互作用,所以两种方法得到的PU膜均对甲苯-正庚烷混合物中的甲苯表现出很强的亲和性。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)

聚脲

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Hoshi等采用一系列聚醚多元醇 (聚乙二醇、聚四氢呋喃、聚己二醇、聚辛二醇和聚癸二醇)作为PU软段,研究了亚甲基链段的长度对PV分离性能的影响。

结果发现,随亚甲基数目增多,膜的憎水性增强,PU膜对苯酚选择性和苯酚的通量增加,水的通量略有下降;虽然链柔顺性会随之有所增加,但这并没有影响苯酚的扩散系数。

除了软段的影响,Hoshi等还考察了构成硬段的二异氰酸酯、二醇扩链剂以及交联剂对PV分离性能的影响。结果发现对于软段为聚四氢呋喃的PU膜,二异氰酸酯的影响很小,交联剂的影响与其加入的量有关。

软段区为小分子渗透扩散的主要通道,因此大多数研究都把软段的选择作为PU分子设计的最重要步骤之一。

以上研究均采用PU工业中最为常见和常用的单体进行研究,只有少数研究选用新型化合物作为扩链剂。

Devi等采用聚丙二醇为软段,并采用乙酸纤维素丁酯(CAB)作为扩链剂,制备了一种新型PU膜,并考察其对乙酸乙酯-水体系的分离。结果表明,PU膜是亲水性的,并且随CAB含量从25%增加到75%,膜的选择性得到显著改善,分离因子从11.34提高到 42.42,同时渗透通量略有增加。

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