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PU渗透汽化膜扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-2-23 20:06:05
与聚乙烯醇(PVA)等传统渗透汽化膜材料相比,PU渗透汽化膜开发时间较短,而且从结构上看,其极性小于PVA,并不适合作为脱水膜材料使用,因此多数PU膜用于从水溶液中回收少量有机物(酚类、酯类和醇类等)。

已有研究表明,PU膜中软段区域为膜分离过程中小分子的可渗透区域,因此疏水性和柔顺性都很好的端羟基聚丁二烯(HTPB)成为应用最为广泛的软段材料。

采用HTPB基PU膜从水中脱除酚类物质,研究通过调节二异氰酸根基团(NCO)与HTPB的羟基—OH以及PU渗透汽化膜扩链剂二胺的胺基—NH2的比例,PU渗透汽化膜扩链剂使PU得到适当的并联。

结果发现,交联膜对水中的苯酚(质量含量3%)有很高的选择性,在60 ℃时分离因子可以达到1000以上,但是通量较低,60 ℃时最大通量不超10 g/(m2·h)。其中交联密度最高的PU膜对苯酚的选择性最大。

值得注意的是,随进料温度上升,膜的选择性和渗透性均增加,交联度最大的膜PUUSD50(—NCO/—OH/—NH2摩尔比为2/1/0.5)随着进料温度从30 ℃提高到60 ℃,分离因子上升幅度相当大,从87.4增加到1200左右,另一种交联度稍低的膜PUUSD20(—NCO/—OH/—NH2摩尔比为2/1/0.2)的分离因子,也随温度的提高有相当大的增加。但该研究并没有制备其它交联度的膜作以对比,也未对此作更深入的分析。

Huang等在制备HTPB-PU时, 同样采用调节NCO/OH 比例的方法调节交联度和软硬段的含量,但与上述PU渗透汽化膜扩链剂不同的是,其采用二醇作PU渗透汽化膜扩链剂。

研究发现随NCO/OH比例提高,膜的热稳定性、机械强度、接触角都增加;将得到的膜用于乙醇-水和异丙醇-水的分离时,发现膜是亲水性的,随NCO/OH比例增加,分离因子增加,通量也略有增加。

HTPB为憎水性的链段,研究中所得到几种膜的接触角数据也表明膜是憎水性的,这与PV操作中膜的优先脱水性相矛盾,但是可由膜的亲水化作用来解释,即因为乙醇的烷基会吸附至膜表面,而羟基则朝向料液侧,导致了膜的亲水化。



4—羟乙基氧乙基—1—羟乙基苯二醚,扩链剂HQEE性能说明:

本品常温下不易流动,当温度高于27℃时,其粘度逐渐变小,可以流动。由液体HQEE-L制成的聚氨酯制品除具有由固体HQEE制成的产品所具有的常规性能外,还具有优异的抗张强度、延伸率、柔软挠曲性能等特点。该产品可溶于二甲基乙酰胺 (DMAC).

4—羟乙基氧乙基—1—羟乙基苯二醚,扩链剂HQEE主要用途:

作为TDI / MDI系列聚氨酯制品的扩链剂,广泛应用于聚氨酯粘合剂、涂料、密封胶、弹性体、PU泡沫、氨纶、体育设施等领域。该产品尤其适应于中高硬度的制品。



由以上两个研究工作可以看出:

①PU膜材料可以通过聚合时改变NCO与—OH(或—NH2)的相对比例实现不同程度的交联,比外加交联剂的方法(比如聚酰亚胺的交联)更为方便;而且交联在成膜后热处理时发生,不会导致反应过程的凝胶,减少了合成过程的不确定性,为解决线性PU膜在进行有机物回收时的溶胀问题提供了思路;

②PU膜的分离性能影响因素较为复杂,不仅仅取决于分子本身,还与硬段间氢键合情况、相分离程度甚至分离过程中料液小分子相关,因此分子结构与膜分离性能之间关系的研究将是一个更为复杂的过程。

从广泛的应用领域来看,泡沫型的PU是比较常见的,但是PV膜分离过程通常采用无孔的致密膜实现,而多孔膜常用于超滤、微滤等膜过程。不过仍有研究借鉴了非对称膜的制备方法,用致孔剂得到了多孔PU膜。

Das等制备了多孔PU膜用于从水中分离苯酚和氯酚。研究采用HTPB为软段,在合成过程中加入氯化锂(LiCl)作为致孔剂,得到了多孔PU膜。
PU孔隙率可以通过调节LiCl的含量来控制。与未加LiCl的致密PU膜相比,多孔膜的综合分离性能更好,渗透通量可提高44.3%,选择性也略有增加;而且不论是致密或者多孔的PU膜,对酚类都表现出很高的选择性,分离因子达570到1760,但总的来看,膜的渗透通量较低,不超过80 g/(m2·h)。

Sinha等在研究中也发现多孔PU膜用于苯酚-水体系的分离时,会获得比致密膜更高的通量,但是随着孔隙率的增加,分离因子有了明显的下降。


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