功能化聚醚砜的制备及其在分离膜与催化反应中的应用

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聚醚砜(PES)是一种综合性能优异的高分子材料。然而,其优异的化学稳定性导致难以在PES分子链上引入活性官能团。论文以聚醚砜为原料,引入氯甲基活性基团为进一步功能化提供可能。一方面,通过氯甲基活性基团引入两性离子结构基团实现聚醚砜的亲水改性,并将其应用于分离膜研究。另一方面,对氯甲基聚醚砜进一步功能化,制备具有催化功能的聚合物负载型催化剂并应用于催化反应。全文主要内容如下:论文首先以聚醚砜为原料,通过氯甲基功能化制备氯甲基聚醚砜,并与PES共混制膜,利用两性的氨基酸试剂对共混膜表面进行改性处理,赋予其亲水性能及荷电性能。通过XPS、元素分析、接触角和过滤实验等手段对膜进行了表征。研究发现膜表面接枝了两性结构的氨基酸,N,N-二甲基甘氨酸(pH=10)在膜表面的接枝率最大;膜改性后的初始接触角降低了11°,表明膜亲水性增强。染料截留实验结果表明,改性膜对耐尔蓝染料的截留率较原膜M有较大提高,其中,改性膜M-Gly1对丽春红染料的截留率低于原膜M;这证实改性膜表面的荷电性对染料截留展现出了Donnan效应。其次,聚醚砜在氯甲基功能化的基础上,通过咪唑离子液体桥连与1,3-丙磺酸内酯反应制备两性离子结构的聚醚砜(SIPES),并与PES共混制膜。~1H NMR、FT-IR、TG等结果表明成功制备了SIPES。接触角和渗透实验结果表明,改性膜的亲水性增强;PES膜经共混改性后,PES/SIPES膜的纯水通量由改性前的81L/m~2·h增大到了121 L/m~2·h,且对BSA的截留率基本不变;另外,PES/SIPES共混改性膜的通量恢复率增加了21%。最后,在PES-Im的基础上,将溴丁基TEMPO通过离子液体桥连负载在PES上,制备了可回收的可溶性聚合物负载型催化剂PES-im-TEMPO,并将其应用于Anelli氧化体系对苯甲醇的氧化。研究发现:(a)聚合物负载型催化剂PES-im-TEMPO对苯甲醇的催化效率是TEMPO的约1.4倍;(b)聚合物PES-Im形成的Pickering乳液促进了小分子TEMPO对苯甲醇的催化氧化。
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