碳纳米管/聚氨酯杂化膜的原位聚合构建及气体渗透性能

采用H₂SO₄/HNO₃混酸处理得到不同氧化程度的多壁碳纳米管（MWCNT-COOH）,再通过与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、1,4-丁二醇（BDO）的预聚和扩链反应构建碳纳米管/聚氨酯（MWCNT-COOH/PU）杂化膜。利用傅里叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）和透射电子显微镜（TEM）等分析表征多壁碳纳米管结构;探讨了多壁碳纳米管氧化程度和填充量对MWCNT-COOH/PU杂化膜的形貌和CO₂、N₂渗透性能的影响。结果表明,混酸处理后的多壁碳纳米管带有一定的含氧基团,并随氧化程度的提高,多壁碳纳米管的拉曼光谱G峰和D峰的强度之比（I_D/I_G）有所增大;氧化程度对多壁碳纳米管在溶剂和杂化膜中的分散性有较大影响,氧化程度越高,分散性越好;杂化膜的CO₂、N₂渗透性及CO₂/N₂渗透选择性随多壁碳纳米管氧化程度的增加有所增大,而随多壁碳纳米管填充量的增加表现出先增大后减小的趋势,当氧化程度较高的多壁碳纳米管（H-MWCNT-COOH）填充量为1.0wt%时,H-MWCNT-COOH/PU杂化膜的CO₂渗透系数为67.8Barrer,CO₂/N₂渗透选择性可达45,表明适量填充MWCNT-COOH能显著提高MWCNT/PU杂化膜的CO₂渗透性及CO₂/N₂的渗透选择性。     

离子液体微乳液合成纳米AgCl及AgCl/poly(MMA-co-St)杂化膜性能调控

在以离子液体氯化-1-十二烷基甲基咪唑(C₁₂mimCl)为表面活性剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)与苯乙烯(St)混合物为油相介质的反相微乳液中合成AgCl纳米粒子,进而采用微乳液原位聚合法制备AgCl/poly(MMA-co-St)杂化膜。通过紫外可见光谱和透射电镜分析了微乳液组成(油相介质组成和增容水量ω)对纳米AgCl粒子形貌的影响。结合扫描电镜和苯、环已烷的溶胀实验探讨了微乳液组成对杂化膜性能的调控作用。结果发现,微乳液油相介质中St/MMA体积比增大有利于在微乳液和杂化膜中获得更多纳米AgCl粒子,增加了杂化膜的苯平衡溶胀吸附量(A_∞,b)与苯/环已烷的平衡溶胀吸附选择性(α_s,b/c)。在St/MMA体积比为1：3时杂化膜的A_∞,b和α_s,b/c分别达到330mg·g^-1和19.21;但过多苯乙烯加入油相介质,其苯环中π键会破坏水核中AgCl粒子的稳定性而引起粒子团聚,从而降低了杂化膜的A_∞,b和α_s,b/c。反相微乳液中合成的纳米AgCl粒子量随ω增大而增多、粒径增大,杂化膜的A_∞,b和α_s,b/c随ω的增加而增大。但过高的ω导致微乳液中出现AgCl大粒子,从而引起杂化膜的A_∞,b和α_s,b/c下降。     

碳纳米管/聚氨酯杂化膜的原位聚合构建及气体渗透性能

采用H2SO4/HNO3混酸处理得到不同氧化程度的多壁碳纳米管(MWCNT-COOH),再通过与4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)的预聚和扩链反应构建碳纳米管/聚氨酯(MWCNT-COOH/PU)杂化膜。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和透射电子显微镜(TEM)等分析表征多壁碳纳米管结构;探讨了多壁碳纳米管氧化程度和填充量对MWCNTCOOH/PU杂化膜的形貌和CO2、N2渗透性能的影响。结果表明,混酸处理后的多壁碳纳米管带有一定的含氧基团,并随氧化程度的提高,多壁碳纳米管的拉曼光谱G峰和D峰的强度之比(ID/IG)有所增大;氧化程度对多壁碳纳米管在溶剂和杂化膜中的分散性有较大影响,氧化程度越高,分散性越好;杂化膜的CO2、N2渗透性及CO2/N2渗透选择性随多壁碳纳米管氧化程度的增加有所增大,而随多壁碳纳米管填充量的增加表现出先增大后减小的趋势,当氧化程度较高的多壁碳纳米管(H-MWCNT-COOH)填充量为1.0wt%时,H-MWCNT-COOH/PU杂化膜的CO2渗透系数为67.8 Barrer,CO2/N2渗透选择性可达45,表明适量填充MWCNT-COOH能显著提高MWCNT/PU杂化膜的CO2渗透性及CO2/N2的渗透选择性。     

离子液体微乳液合成纳米AgCl及AgCl/poly(MMA-co-St)杂化膜性能调控

在以离子液体氯化-1-十二烷基甲基咪唑(C12mimCl)为表面活性剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)与苯乙烯(St)混合物为油相介质的反相微乳液中合成AgCl纳米粒子,进而采用微乳液原位聚合法制备AgCl/poly(MMA-co-St)杂化膜。通过紫外可见光谱和透射电镜分析了微乳液组成(油相介质组成和增容水量ω)对纳米AgCl粒子形貌的影响。结合扫描电镜和苯、环已烷的溶胀实验探讨了微乳液组成对杂化膜性能的调控作用。结果发现,微乳液油相介质中St/MMA体积比增大有利于在微乳液和杂化膜中获得更多纳米AgCl粒子,增加了杂化膜的苯平衡溶胀吸附量(A∞,b)与苯/环已烷的平衡溶胀吸附选择性(αs,b/c)。在St/MMA体积比为1∶3时杂化膜的A∞,b和αs,b/c分别达到330 mg·g-1和19.21;但过多苯乙烯加入油相介质,其苯环中π键会破坏水核中AgCl粒子的稳定性而引起粒子团聚,从而降低了杂化膜的A∞,b和αs,b/c。反相微乳液中合成的纳米AgCl粒子量随ω增大而增多、粒径增大,杂化膜的A∞,b和αs,b/c随ω的增加而增大。但过高的ω导致微乳液中出现AgCl大粒子,从而引起杂化膜的A∞,b和αs,b/c下降。