基于碳纳米管原位修饰聚氨酯有机-无机杂化膜的构建及渗透汽化性能调控

从碳纳米管和聚氨酯材料的结构和特性出发，采用"grafting from"法制备多元胺接枝的功能化碳纳米管，将其作为扩链剂，通过预聚体反应和扩链反应把碳纳米管接枝到聚氨酯膜中，构建基于碳纳米管原位修饰聚氨酯有机-无机杂化膜，用于有机混合物体系的渗透汽化分离。研究多元胺接枝碳纳米管作为扩链剂对聚氨酯杂化膜结构和膜性能的影响，揭示硬段和软段材料性质和结构与聚氨酯杂化膜结构和膜性能之间的内在关系，探索碳纳米管原位修饰聚氨酯有机-无机杂化膜的传递机理。利用碳纳米管独特的结构和性能，在提高聚氨酯膜耐热性、机械强度和有效解决碳纳米管在聚氨酯膜中均匀分散问题的同时，改善膜的分离性能，实现对杂化膜结构和性能的调控。这是一项基于碳纳米管的有机-无机杂化膜的创新性工作，具有重要的学术价值和实际意义。

项目针对聚氨酯膜基材和碳纳米管的化学结构和性质，采用原位聚合技术构建碳纳米管/聚氨酯有机-无机杂化膜。系统研究了碳纳米管的管长、功能化修饰（酸化，酰氯化和胺化）和填充量对杂化膜的苯、环已烷吸附溶胀与扩散性能的影响，以及CO2、N2的渗透性能与CO2/N2渗透选择性的影响，揭示了碳纳米管对杂化膜结构与膜性能的影响规律。研究发现通过原位聚合制备碳纳米管/聚氨酯杂化膜是一种改善聚氨酯分离膜性能的有效途径。碳纳米管的加入能有效提高碳纳米管/聚氨酯杂化膜的苯、环已烷扩散系数和苯/环已烷吸附溶胀选择性以及CO2、N2的渗透性能与CO2/N2渗透选择性，碳纳米管的结构和填充量是影响杂化膜性能的关键因素。.项目的特色与创新之处表现在利用碳纳米管独特的结构和性能，改善聚氨酯膜的分离性能，实现对杂化膜结构和性能的调控。