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第1章 PDMS的合成与交联反应1

1.1 硅烷1

1.1.1 简介1

1.1.2 氯甲基硅烷的工业合成方法2

1.1.3 氯甲基硅烷的实验室合成方法2

1.2 PDMS的合成方法2

1.2.1 PDMS的化学结构2

1.2.2 端羟基型PDMS的合成3

1.2.3 端乙烯基型PDMS的合成4

1.3 PDMS的交联反应4

1.3.1 端羟基型PDMS的交联反应4

1.3.2 端乙烯基型PDMS的交联反应6

1.4 PDMS的红外与拉曼波谱8

1.4.1 红外特征吸收峰8

1.4.2 拉曼光谱10

1.5 非固定交联点型PDMS交联网络13

1.6 用于小角中子散射表征的氘代PDMS前驱体的合成14

1.6.1 氘代线型PDMS大分子的合成14

1.6.2 氘代环状PDMS大分子的制备15

参考文献16

第2章 PDMS的链结构与结晶结构18

2.1 分子量、黏度与密度18

2.1.1 分子量18

2.1.2 黏度与黏度方程18

2.1.3 密度19

2.1.4 液体PDMS的pVT性质19

2.2 PDMS的均方根回转半径21

2.2.1 参数的意义21

2.2.2 干态PDMS交联网络的均方根回转半径22

2.2.3 PDMS交联网络在有机溶剂中的均方根回转半径23

2.2.4 均方根回转半径用于对橡胶弹性理论的判定24

2.2.5 环状PDMS分子的均方根回转半径25

2.3 PDMS的结晶形态与晶格参数27

2.3.1 结晶形貌27

2.3.2 结晶度28

2.3.3 晶格参数28

2.4 温度对PDMS结晶的影响29

2.5 含溶剂PDMS体系的结晶31

2.5.1 溶胀交联网络去除溶剂时的结晶31

2.5.2 溶剂种类对结晶的影响32

2.6 氘代核磁技术用于PDMS结晶的研究35

参考文献36

第3章 PDMS交联结构的表征与力学性质38

3.1 PDMS交联结构的表征38

3.1.1 交联密度38

3.1.2 交联网络的形态结构39

3.1.3 PDMS交联网络中的孔结构41

3.1.4 测定PDMS交联网络的光谱散射模型41

3.2 PDMS交联体的拉伸模量44

3.3 缠结起主要作用时的弹性理论46

3.3.1 改进的虚幻网络模型46

3.3.2 交联与缠结作用的分离46

3.4 PDMS互穿网络的力学性质49

参考文献51

第4章 小分子在PDMS交联膜中的溶解53

4.1 小分子的溶解度53

4.1.1 溶解扩散理论简介53

4.1.2 溶解度与混合焓54

4.2 小分子引起的溶胀56

4.2.1 溶胀度56

4.2.2 椭圆偏振光谱技术在线测定溶胀度57

4.2.3 Flory-Huggins理论对溶胀度的解释61

4.2.4 Flory-Rehner理论对溶胀度的解释65

4.3 Hansen溶解度参数理论用于溶胀的研究65

4.3.1 Hansen溶解度参数理论简介65

4.3.2 基团贡献法计算Hansen溶解度参数66

4.3.3 溶胀法测定PDMS总溶解度参数67

4.3.4 反相气相色谱法测定PDMS总溶解度参数67

4.3.5 分级溶解法测定PDMS的Hansen溶解度参数68

4.3.6 溶解度参数对PDMS交联膜溶胀度的解释71

参考文献72

第5章 PDMS膜的自由体积与小分子在膜内的渗透与扩散75

5.1 自由体积分数与分布函数75

5.1.1 自由体积分数75

5.1.2 自由体积分布函数76

5.2 PALS技术测定自由体积77

5.2.1 PALS技术简介77

5.2.2 PALS测定PDMS自由体积分布77

5.3 自由体积对小分子扩散的影响80

5.4 扩散系数的测定及水分子的扩散81

5.4.1 扩散系数的实验测定81

5.4.2 水分子的扩散系数83

5.4.3 PDMS膜外部的水团簇是否会进入膜内部83

5.4.4 PDMS膜内形成水团簇的可能性84

5.5 扩散系数的分子模拟85

5.5.1 对简单气体分子渗透的模拟85

5.5.2 对水和乙醇渗透的模拟85

5.6 UNIQUAC与UNIFAC方法用于渗透通量的计算88

5.6.1 UNIQUAC理论简介88

5.6.2 UNIFAC理论简介91

5.7 自由体积与PDMS膜的黏弹性92

参考文献93

第6章 PDMS的表面性质与PDMS／二氧化硅之间的作用96

6.1 PDMS的表面张力96

6.1.1 表面张力组成理论简介96

6.1.2 座滴接触角法测定表面张力组成的原理96

6.1.3 PDMS的表面张力96

6.2 PDMS的表面黏结滞后现象99

6.3 PDMS膜表面基团在水中的构象100

6.4 电压对PDMS表面亲水性的影响102

6.5 PDMS与二氧化硅之间的作用104

6.5.1 二氧化硅粉末的表面张力104

6.5.2 TSDC与DRS技术测定界面作用111

6.5.3 二氧化硅对PDMS基体结晶度的影响112

6.5.4 二氧化硅的诱导结晶作用114

6.5.5 界面的分子模拟114

参考文献116

第7章 商业PDMS渗透汽化膜的性能118

7.1 渗透汽化膜在发酵法生产燃料醇工艺中的应用前景118

7.2 商业PDMS渗透汽化膜在发酵体系中的性能119

7.2.1 主要的商业PDMS膜产品119

7.2.2 商业PDMS膜的渗透汽化性能120

7.2.3 商业PDMS膜的耐污染性能129

7.3 商业PDMS渗透汽化膜对水中有机物的分离与富集性能131

7.3.1 从水中分离甲醇131

7.3.2 从生产果汁的水中富集化合物132

7.3.3 从生产咖啡的水中富集化合物133

参考文献134

第8章 PDMS复合膜的膜结构对性能的影响136

8.1 高分子膜支撑的PDMS复合膜137

8.1.1 聚砜膜为支撑膜137

8.1.2 聚醚砜膜为支撑膜141

8.1.3 聚偏氟乙烯膜为支撑膜144

8.1.4 聚醚酰亚胺膜为支撑膜145

8.1.5 醋酸纤维素膜为支撑膜145

8.1.6 其他支撑膜147

8.2 陶瓷膜支撑的PDMS复合膜150

8.2.1 陶瓷支撑体制备方面的研究150

8.2.2 PDMS分离层制备与性能的研究153

参考文献154

第9章 混合型PDMS膜157

9.1 用沸石制备的混合膜157

9.1.1 ZSM-5型沸石158

9.1.2 全二氧化硅型沸石164

9.1.3 ZIF沸石172

9.1.4 其他沸石174

9.2 用二氧化硅制备的混合膜176

9.2.1 直接混合法176

9.2.2 硅烷偶联剂改性二氧化硅177

9.2.3 硅烷偶联剂的非水解基团对膜性能的影响179

9.2.4 超声波分散法制备混合膜184

9.3 用其他无机物及金属化合物制备的混合膜187

9.3.1 碳分子筛187

9.3.2 金属及有机金属化合物等187

9.4 用有机材料制备的混合膜189

9.4.1 超分子杯芳烃粉末189

9.4.2 热固性聚酰亚胺粉末190

9.4.3 其他有机材料191

参考文献192

第10章 嵌段交联与接枝改性PDMS膜197

10.1 本体改性PDMS膜197

10.1.1 引入硬链段结构进行的改性197

10.1.2 引入疏水链段进行的改性201

10.1.3 改变交联剂为目的进行的改性203

10.1.4 改变前驱体取代基的改性207

10.2 表面改性PDMS膜208

10.2.1 表面接枝改性208

10.2.2 表面烧蚀改性209

10.2.3 表面氧化改性209

10.3 水相制备PDMS膜210

参考文献214