基本介紹
- 書名：聚二甲基矽氧烷與滲透汽化分離膜
- ISBN：978-7-03-051582-7
- 定價：120.00
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2017年1月
基本信息,內容簡介,圖書目錄,
基本信息
史寶利，賈麗娜，張芯 著 | |||
科學出版社 | 2017年1月出版 | ||
定價：120.00 | 語種：中文 | ||
標準書號：978-7-03-051582-7 | 裝幀：精裝 | ||
版本：第一版 | 開本：B5 | ||
責任編輯：劉冉 | 字數：300千字 | ||
讀者對象：本科以上文化程度 | 頁數：228 | ||
書類：理論專著/研究生教育 | 冊/包： | ||
編輯部： 科學化學化工分社 | |||
內容簡介
以聚二甲基矽氧烷為基本膜材料製備的滲透汽化膜是具有多種用途、發展前景十分廣闊的分離膜，這類膜在關於生物醇的發酵分離、水中揮發性有機物的分離以及氣體分離等方面都顯示出了良好的套用前景。在每個具體的潛在套用領域裡，為了提升膜的分離性能都涉及到很多關於膜材料和膜製備工藝的基礎性研究工作。本書總結了國內外相關研究的理論和實驗兩方面的重要成果，包括聚二甲基矽氧烷鏈結構、交聯網路結構、小分子的滲透與複合膜的製備、結構與性能等。
本書可供從事矽橡膠科學、滲透汽化膜技術、氣體分離膜技術、高分子物理、材料化學與物理等相關領域的科研人員及研究生閱讀和參考。
本書可供從事矽橡膠科學、滲透汽化膜技術、氣體分離膜技術、高分子物理、材料化學與物理等相關領域的科研人員及研究生閱讀和參考。
圖書目錄
序
前言
第1章PDMS的合成與交聯反應1
1.1矽烷1
1.1.1簡介1
1.1.2氯甲基矽烷的工業合成方法2
1.1.3氯甲基矽烷的實驗室合成方法2
1.2PDMS的合成方法2
1.2.1PDMS的化學結構2
1.2.2端羥基型PDMS的合成3
1.2.3端乙烯基型PDMS的合成4
1.3PDMS的交聯反應4
1.3.1端羥基型PDMS的交聯反應4
1.3.2端乙烯基型PDMS的交聯反應6
1.4PDMS的紅外與拉曼波譜8
1.4.1紅外特徵吸收峰8
1.4.2拉曼光譜10
1.5非固定交聯點型PDMS交聯網路13
1.6用於小角中子散射表征的氘代PDMS前驅體的合成14
1.6.1氘代線型PDMS大分子的合成14
1.6.2氘代環狀PDMS大分子的製備15
參考文獻16
第2章PDMS的鏈結構與結晶結構18
2.1分子量、黏度與密度18
2.1.1分子量18
2.1.2黏度與黏度方程18
2.1.3密度19
2.1.4液體PDMS的pVT性質19
2.2PDMS的均方根迴轉半徑21
2.2.1參數的意義21
2.2.2乾態PDMS交聯網路的均方根迴轉半徑22
2.2.3PDMS交聯網路在有機溶劑中的均方根迴轉半徑23
2.2.4均方根迴轉半徑用於對橡膠彈性理論的判定24
2.2.5環狀PDMS分子的均方根迴轉半徑25
2.3PDMS的結晶形態與晶格參數27
2.3.1結晶形貌27
2.3.2結晶度28
2.3.3晶格參數28
2.4溫度對PDMS結晶的影響29
2.5含溶劑PDMS體系的結晶31
2.5.1溶脹交聯網路去除溶劑時的結晶31
2.5.2溶劑種類對結晶的影響32
2.6氘代核磁技術用於PDMS結晶的研究35
參考文獻36
第3章PDMS交聯結構的表征與力學性質38
3.1PDMS交聯結構的表征38
3.1.1交聯密度38
3.1.2交聯網路的形態結構39
3.1.3PDMS交聯網路中的孔結構41
3.1.4測定PDMS交聯網路的光譜散射模型41
3.2PDMS交聯體的拉伸模量44
3.3纏結起主要作用時的彈性理論46
3.3.1改進的虛幻網路模型46
3.3.2交聯與纏結作用的分離46
3.4PDMS互穿網路的力學性質49
參考文獻51
第4章小分子在PDMS交聯膜中的溶解53
4.1小分子的溶解度53
4.1.1溶解擴散理論簡介53
4.1.2溶解度與混合焓54
4.2小分子引起的溶脹56
4.2.1溶脹度56
4.2.2橢圓偏振光譜技術線上測定溶脹度57
4.2.3Flory-Huggins理論對溶脹度的解釋61
4.2.4Flory-Rehner理論對溶脹度的解釋65
4.3Hansen溶解度參數理論用於溶脹的研究65
4.3.1Hansen溶解度參數理論簡介65
4.3.2基團貢獻法計算Hansen溶解度參數66
4.3.3溶脹法測定PDMS總溶解度參數67
4.3.4反相氣相色譜法測定PDMS總溶解度參數67
4.3.5分級溶解法測定PDMS的Hansen溶解度參數68
4.3.6溶解度參數對PDMS交聯膜溶脹度的解釋71
參考文獻72
第5章PDMS膜的自由體積與小分子在膜內的滲透與擴散75
5.1自由體積分數與分布函式75
5.1.1自由體積分數75
5.1.2自由體積分布函式76
5.2PALS技術測定自由體積77
5.2.1PALS技術簡介77
5.2.2PALS測定PDMS自由體積分布77
5.3自由體積對小分子擴散的影響80
5.4擴散係數的測定及水分子的擴散81
5.4.1擴散係數的實驗測定81
5.4.2水分子的擴散係數83
5.4.3PDMS膜外部的水團簇是否會進入膜內部83
5.4.4PDMS膜內形成水團簇的可能性84
5.5擴散係數的分子模擬85
5.5.1對簡單氣體分子滲透的模擬85
5.5.2對水和乙醇滲透的模擬85
5.6UNIQUAC與UNIFAC方法用於滲透通量的計算88
5.6.1UNIQUAC理論簡介88
5.6.2UNIFAC理論簡介91
5.7自由體積與PDMS膜的黏彈性92
參考文獻93
第6章PDMS的表面性質與PDMS/二氧化矽之間的作用96
6.1PDMS的表面張力96
6.1.1表面張力組成理論簡介96
6.1.2座滴接觸角法測定表面張力組成的原理96
6.1.3PDMS的表面張力96
6.2PDMS的表面黏結滯後現象99
6.3PDMS膜表面基團在水中的構象100
6.4電壓對PDMS表面親水性的影響102
6.5PDMS與二氧化矽之間的作用104
6.5.1二氧化矽粉末的表面張力104
6.5.2TSDC與DRS技術測定界面作用111
6.5.3二氧化矽對PDMS基體結晶度的影響112
6.5.4二氧化矽的誘導結晶作用114
6.5.5界面的分子模擬114
參考文獻116
第7章商業PDMS滲透汽化膜的性能118
7.1滲透汽化膜在發酵法生產燃料醇工藝中的套用前景118
7.2商業PDMS滲透汽化膜在發酵體系中的性能119
7.2.1主要的商業PDMS膜產品119
7.2.2商業PDMS膜的滲透汽化性能120
7.2.3商業PDMS膜的耐污染性能129
7.3商業PDMS滲透汽化膜對水中有機物的分離與富集性能131
7.3.1從水中分離甲醇131
7.3.2從生產果汁的水中富集化合物132
7.3.3從生產咖啡的水中富集化合物133
參考文獻134
第8章PDMS複合膜的膜結構對性能的影響136
8.1高分子膜支撐的PDMS複合膜137
8.1.1聚碸膜為支撐膜137
8.1.2聚醚碸膜為支撐膜141
8.1.3聚偏氟乙烯膜為支撐膜144
8.1.4聚醚醯亞胺膜為支撐膜145
8.1.5醋酸纖維素膜為支撐膜145
8.1.6其他支撐膜147
8.2陶瓷膜支撐的PDMS複合膜150
8.2.1陶瓷支撐體製備方面的研究150
8.2.2PDMS分離層製備與性能的研究153
參考文獻154
第9章混合型PDMS膜157
9.1用沸石製備的混合膜157
9.1.1ZSM-5型沸石158
9.1.2全二氧化矽型沸石164
9.1.3ZIF沸石172
9.1.4其他沸石174
9.2用二氧化矽製備的混合膜176
9.2.1直接混合法176
9.2.2矽烷偶聯劑改性二氧化矽177
9.2.3矽烷偶聯劑的非水解基團對膜性能的影響179
9.2.4超音波分散法製備混合膜184
9.3用其他無機物及金屬化合物製備的混合膜187
9.3.1碳分子篩187
9.3.2金屬及有機金屬化合物等187
9.4用有機材料製備的混合膜189
9.4.1超分子杯芳烴粉末189
9.4.2熱固性聚醯亞胺粉末190
9.4.3其他有機材料191
參考文獻192
第10章嵌段交聯與接枝改性PDMS膜197
10.1本體改性PDMS膜197
10.1.1引入硬鏈段結構進行的改性197
10.1.2引入疏水鏈段進行的改性201
10.1.3改變交聯劑為目的進行的改性203
10.1.4改變前驅體取代基的改性207
10.2表面改性PDMS膜208
10.2.1表面接枝改性208
10.2.2表面燒蝕改性209
10.2.3表面氧化改性209
10.3水相製備PDMS膜210
參考文獻214
前言
第1章PDMS的合成與交聯反應1
1.1矽烷1
1.1.1簡介1
1.1.2氯甲基矽烷的工業合成方法2
1.1.3氯甲基矽烷的實驗室合成方法2
1.2PDMS的合成方法2
1.2.1PDMS的化學結構2
1.2.2端羥基型PDMS的合成3
1.2.3端乙烯基型PDMS的合成4
1.3PDMS的交聯反應4
1.3.1端羥基型PDMS的交聯反應4
1.3.2端乙烯基型PDMS的交聯反應6
1.4PDMS的紅外與拉曼波譜8
1.4.1紅外特徵吸收峰8
1.4.2拉曼光譜10
1.5非固定交聯點型PDMS交聯網路13
1.6用於小角中子散射表征的氘代PDMS前驅體的合成14
1.6.1氘代線型PDMS大分子的合成14
1.6.2氘代環狀PDMS大分子的製備15
參考文獻16
第2章PDMS的鏈結構與結晶結構18
2.1分子量、黏度與密度18
2.1.1分子量18
2.1.2黏度與黏度方程18
2.1.3密度19
2.1.4液體PDMS的pVT性質19
2.2PDMS的均方根迴轉半徑21
2.2.1參數的意義21
2.2.2乾態PDMS交聯網路的均方根迴轉半徑22
2.2.3PDMS交聯網路在有機溶劑中的均方根迴轉半徑23
2.2.4均方根迴轉半徑用於對橡膠彈性理論的判定24
2.2.5環狀PDMS分子的均方根迴轉半徑25
2.3PDMS的結晶形態與晶格參數27
2.3.1結晶形貌27
2.3.2結晶度28
2.3.3晶格參數28
2.4溫度對PDMS結晶的影響29
2.5含溶劑PDMS體系的結晶31
2.5.1溶脹交聯網路去除溶劑時的結晶31
2.5.2溶劑種類對結晶的影響32
2.6氘代核磁技術用於PDMS結晶的研究35
參考文獻36
第3章PDMS交聯結構的表征與力學性質38
3.1PDMS交聯結構的表征38
3.1.1交聯密度38
3.1.2交聯網路的形態結構39
3.1.3PDMS交聯網路中的孔結構41
3.1.4測定PDMS交聯網路的光譜散射模型41
3.2PDMS交聯體的拉伸模量44
3.3纏結起主要作用時的彈性理論46
3.3.1改進的虛幻網路模型46
3.3.2交聯與纏結作用的分離46
3.4PDMS互穿網路的力學性質49
參考文獻51
第4章小分子在PDMS交聯膜中的溶解53
4.1小分子的溶解度53
4.1.1溶解擴散理論簡介53
4.1.2溶解度與混合焓54
4.2小分子引起的溶脹56
4.2.1溶脹度56
4.2.2橢圓偏振光譜技術線上測定溶脹度57
4.2.3Flory-Huggins理論對溶脹度的解釋61
4.2.4Flory-Rehner理論對溶脹度的解釋65
4.3Hansen溶解度參數理論用於溶脹的研究65
4.3.1Hansen溶解度參數理論簡介65
4.3.2基團貢獻法計算Hansen溶解度參數66
4.3.3溶脹法測定PDMS總溶解度參數67
4.3.4反相氣相色譜法測定PDMS總溶解度參數67
4.3.5分級溶解法測定PDMS的Hansen溶解度參數68
4.3.6溶解度參數對PDMS交聯膜溶脹度的解釋71
參考文獻72
第5章PDMS膜的自由體積與小分子在膜內的滲透與擴散75
5.1自由體積分數與分布函式75
5.1.1自由體積分數75
5.1.2自由體積分布函式76
5.2PALS技術測定自由體積77
5.2.1PALS技術簡介77
5.2.2PALS測定PDMS自由體積分布77
5.3自由體積對小分子擴散的影響80
5.4擴散係數的測定及水分子的擴散81
5.4.1擴散係數的實驗測定81
5.4.2水分子的擴散係數83
5.4.3PDMS膜外部的水團簇是否會進入膜內部83
5.4.4PDMS膜內形成水團簇的可能性84
5.5擴散係數的分子模擬85
5.5.1對簡單氣體分子滲透的模擬85
5.5.2對水和乙醇滲透的模擬85
5.6UNIQUAC與UNIFAC方法用於滲透通量的計算88
5.6.1UNIQUAC理論簡介88
5.6.2UNIFAC理論簡介91
5.7自由體積與PDMS膜的黏彈性92
參考文獻93
第6章PDMS的表面性質與PDMS/二氧化矽之間的作用96
6.1PDMS的表面張力96
6.1.1表面張力組成理論簡介96
6.1.2座滴接觸角法測定表面張力組成的原理96
6.1.3PDMS的表面張力96
6.2PDMS的表面黏結滯後現象99
6.3PDMS膜表面基團在水中的構象100
6.4電壓對PDMS表面親水性的影響102
6.5PDMS與二氧化矽之間的作用104
6.5.1二氧化矽粉末的表面張力104
6.5.2TSDC與DRS技術測定界面作用111
6.5.3二氧化矽對PDMS基體結晶度的影響112
6.5.4二氧化矽的誘導結晶作用114
6.5.5界面的分子模擬114
參考文獻116
第7章商業PDMS滲透汽化膜的性能118
7.1滲透汽化膜在發酵法生產燃料醇工藝中的套用前景118
7.2商業PDMS滲透汽化膜在發酵體系中的性能119
7.2.1主要的商業PDMS膜產品119
7.2.2商業PDMS膜的滲透汽化性能120
7.2.3商業PDMS膜的耐污染性能129
7.3商業PDMS滲透汽化膜對水中有機物的分離與富集性能131
7.3.1從水中分離甲醇131
7.3.2從生產果汁的水中富集化合物132
7.3.3從生產咖啡的水中富集化合物133
參考文獻134
第8章PDMS複合膜的膜結構對性能的影響136
8.1高分子膜支撐的PDMS複合膜137
8.1.1聚碸膜為支撐膜137
8.1.2聚醚碸膜為支撐膜141
8.1.3聚偏氟乙烯膜為支撐膜144
8.1.4聚醚醯亞胺膜為支撐膜145
8.1.5醋酸纖維素膜為支撐膜145
8.1.6其他支撐膜147
8.2陶瓷膜支撐的PDMS複合膜150
8.2.1陶瓷支撐體製備方面的研究150
8.2.2PDMS分離層製備與性能的研究153
參考文獻154
第9章混合型PDMS膜157
9.1用沸石製備的混合膜157
9.1.1ZSM-5型沸石158
9.1.2全二氧化矽型沸石164
9.1.3ZIF沸石172
9.1.4其他沸石174
9.2用二氧化矽製備的混合膜176
9.2.1直接混合法176
9.2.2矽烷偶聯劑改性二氧化矽177
9.2.3矽烷偶聯劑的非水解基團對膜性能的影響179
9.2.4超音波分散法製備混合膜184
9.3用其他無機物及金屬化合物製備的混合膜187
9.3.1碳分子篩187
9.3.2金屬及有機金屬化合物等187
9.4用有機材料製備的混合膜189
9.4.1超分子杯芳烴粉末189
9.4.2熱固性聚醯亞胺粉末190
9.4.3其他有機材料191
參考文獻192
第10章嵌段交聯與接枝改性PDMS膜197
10.1本體改性PDMS膜197
10.1.1引入硬鏈段結構進行的改性197
10.1.2引入疏水鏈段進行的改性201
10.1.3改變交聯劑為目的進行的改性203
10.1.4改變前驅體取代基的改性207
10.2表面改性PDMS膜208
10.2.1表面接枝改性208
10.2.2表面燒蝕改性209
10.2.3表面氧化改性209
10.3水相製備PDMS膜210
參考文獻214
