酚酞型聚醚砜的化学改性及其性能研究

酚酞型聚醚砜（C-PES）是一种综合性能优异的工程塑料和功能材料，具有良好的成膜性、机械性能、热稳定性、化学稳定性和可加工性等。作为一种高性能的膜材料，酚酞型聚醚砜已被广泛的用于气体分离和水处理等领域。酚酞型聚醚砜侧链上含有可修饰的酯基，可通过各种方法，引入功能基团，对其进行化学改性，从而改善C-PES的各种性能，并扩展其应用领域。本论文设计制备了含有烷基、芳基、胺基以及磺酸基等功能基团的新型酚酞型聚醚砜材料，并对其性质进行了深入的研究： 1．通过各种基团修饰的二酚单体和二氯二苯砜的缩聚，合成了新型的含有不同酞侧基的Cardo型聚醚砜高分子材料，并对其性能进行了详细的研究。结果表明，所有聚合物都表现出极好的溶解性、耐热稳定性、成膜性、力学性能和气体分离性能；通过在酞侧基上引入了大体积的对叔丁基苯基，大大改善了材料的透气性和氧氮分离选择性；通过引入仲胺基，增大了聚合物链间作用力，从而提高了气体的分离选择性。此外，我们还对不同基团的引入对聚合物各种性能的影响作了详细的探讨，着重研究了聚合物的结构－性能关系。 2．利用含有胺基的双酚单体PPH-NH2、PPH和二氯二苯砜的共聚反应，成功合成了含有胺基的Cardo型聚醚砜高分子材料(PES-NH2)，并对材料的各种性质进行了表征。结果表明，由于胺基的引入，酚酞型聚醚砜的亲水性得到了大幅度的提高。 3．利用含胺基的Cardo双酚和磺化二氯二苯砜在碳酸钾作用下的缩聚反应，成功合成了含胺基的磺化Cardo型聚醚砜 (SPES-NH2)，并用于制备反渗透复合膜。通过优化制膜条件，我们利用界面聚合的方法成功制备了高水通量的TMC/ MPDA/SPES-NH2反渗透复合膜，并对复合膜的性能和结构进行了研究，重点讨论了膜的性能和结构、形貌之间的关系。结果表明，通过在复合膜活性层中引入强亲水性的磺酸基和全刚性主链的Cardo型聚醚砜，复合膜在保持较高盐截留率(97.3%)情况下，水通量得到了大幅度的提高，达到了51.2 L/m2.h。 4．合成了新型的全刚性芳香主链的两性聚电解质SPES-NH3+，并对其溶液性质和自组装行为进行了详细的研究。结果表明，在一定的溶液pH值下，两性聚电解质SPES-NH3+表现出聚阴离子的性质。另外，通过引入[BMIM]+离子屏蔽磺酸根负离子，我们在没有加入其它聚电解质的情况下，成功地制备了[BMIM]SPES-NH3+多层膜，并对多层膜表面性质进行了研究。结果表明，多层膜的厚度可由层数来控制，并且膜表面较平滑，其RMS值为6 nm。这种新的组装方式为构筑刚性主链的两性聚电解质多层膜提供了新的方法。