论文题目: 选择性渗透膜材料、传质模型及生化防护机理的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 纺织材料与纺织品设计
作者: 郝新敏
导师: 张建春
关键词: 聚四氟乙烯薄膜,选择性渗透膜,传质,生化防护,防护机理
文献来源: 东华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文采用选择性渗透膜作为生物化学战剂防护材料的主体,对薄膜成型加工过程、传质机理、防护机理等方面进行了系统研究。 1、通过广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、场发射、孔径分析等测试,对聚四氟乙烯(PTFE)薄膜的形态结构和结晶结构进行了较全面的研究。拉伸和固化工艺参数与薄膜结构性能密切相关。拉伸倍数越大,固化温度越高,薄膜孔隙率和孔径越大;横向扩幅速度越高,孔隙率越大,孔径越小。拉伸和固化等加工降低了PTFE的结晶度。经过高温固化后,PTFE薄膜结构稳定,断裂伸长率下降。 2、采用聚氨酯(PU)涂层和共同拉伸法发明了两种PTFE/PU选择性渗透膜,通过SEM观察得出,PU涂层膜上存在大量因溶剂挥发等原因形成的微孔,而共同拉伸复合膜中PU层致密无孔。PTFE/PU选择性渗透膜为生化防护材料的研制奠定了基础。 3、自行设计加工了气体透过测试仪,并依此研究了气体透过机理。得出,气体分子在努森扩散和粘性流动共存下透过PTFE膜孔,气体透过系数与膜阻力厚度成反比,与平均孔半径的3.68次方成线性关系,与分子量的0.5次方成反比。在传质机理的指引下,采用基带高温焊接和共同拉伸技术研制了PTFE/PTFE非对称复合薄膜。由于原纤间的交叉覆盖,降低了孔径。在相同的工艺条件下,平均孔径由0.560μm降至0.369μm,大大降低了气体透过系数,提高了对大分子毒气的的防护性能。气体分子透过PTFE/PU选择渗透膜符合溶解—扩散机理,气体在PU中的透过速率是整个复合膜材料透过速率的控制步骤。 4、采用干燥剂法系统测试、分析了薄膜透湿的影响因素。结果表明: (1)对于PTFE薄膜,在实验范围内,孔隙率、孔径和厚度等结构参数对其透湿影响很小,透湿的主要影响因素是环境温度和湿度。 (2)对于共同拉伸PTFE/PU选择性渗透膜,水分子先在致密PU膜
论文目录:
第一章 绪论
1 国内外生化防护研究现状
1.1 生物和化学战剂概况
1.2 国内外生化防护服及防护材料研究历史与现状
2 薄膜拉伸技术概况
3 聚四氟乙烯(PTFE)薄膜应用研究现状及进展
4 本文研究的目的、意义及内容
第二章 PTFE薄膜及其选择性渗透膜加工工艺研究
第一节 实验与表征
1 样品制备
2 测试表征
第二节 加工工艺对PTFE薄膜形态结构的影响
1 纵向拉伸的影响
2 横向扩幅倍数的影响
3 横向扩幅速度的影响
4 纵向拉伸倍数的影响
5 固化温度的影响
第三节 加工工艺对PTFE结晶结构的影响
1 DSC分析
2 WAXD分析
3 双向拉伸PTFE微孔薄膜的形成机理
第四节 PTFE／PTFE共同拉伸复合膜的形态结构
第五节 PTFE选择性渗透复合膜的研制
1 PTFE／PU选择性渗透复合膜Ⅰ
2 PTFE／PU选择性渗透复合膜Ⅱ
第六节 小结
第三章 PTFE薄膜及其选择性渗透膜气体传质研究
第一节 气体透过膜的理论基础
1 努森扩散(Knudsen扩散)
2 粘性流动(Poiseuille流)
3 表面扩散流
4 毛细管凝聚
5 分子筛分机理
6 溶解—扩散机理
第二节 实验与表征
1 实验材料
2 测试表征
第三节 PTFE薄膜结构对气体透过性的影响
1 薄膜厚度对气体透过速率的影响
2 孔径对气体透过系数的影响
3 气体性质对透过性能的影响
第四节 PTFE薄膜气体透过系数的数学模型
1 膜孔径分布及其数学描述
2 透过系数的数学模型建立
3透过系数模型的验证
第五节 PTFE／PU选择性渗透膜的气体透过性能
第六节 小结
第四章 PTFE薄膜及其选择性渗透膜透湿性研究
第一节 薄膜透湿的理论基础
1 微孔透湿模型
2 溶解—扩散模型
第二节 实验与表征
1 实验材料
2 测试表征
3 数据分析
第三节 PTFE微孔薄膜透湿性研究
1 测试条件的确定
2 薄膜结构参数对透湿性的影响
3 温度和湿度对透湿性的影响
第四节 致密薄膜透湿性研究
第五节 PTFE选择性渗透膜透湿性研究
1 不同类型膜对透湿性影响
2 PU层厚度对选择性渗透膜透湿性的影响
3 温度和湿度对选择性渗透膜透湿性的影响
第六节 PTFE选择性渗透膜层压织物功能性分析
第七节 小结
第五章 生物战剂防护机理及材料研究
第一节 实验与表征
1 实验材料
2 测试表征
第二节 生物战剂防护机理研究
1 微生物尺寸及分离方法比较
2 PTFE/PU选择性渗透膜的防护机理研究
3 PTFE/PU选择性渗透膜防护层的舒适性比较
第三节 生物战剂防护材料研究
1 多功能面料的研制
2 织物层压复合技术的研究
第四节 小结
第六章 化学战剂防护机理及材料研究
第一节 实验与表征
1 实验材料
2 测试表征
第二节 化学战剂的液-液防护研究
1 表面改性对薄膜结构与性能的影响
2 改性薄膜的化学战剂液-液防护机理及性能
第三节 化学战剂的液-气和气-气防护研究
1 PTFE膜毒气防护理论分析
2 液-气和气-气防护影响因素分析
第四节 小结
第七章 结论
参考文献
致谢
附录
1 博士在读期间所发表相关论文汇总
2 会议论文汇总
3 博士在读期间所参研相关项目
4 博士在读期间所申请相关专利
5 博士在读期间所形成相关专著
发布时间: 2005-07-08
参考文献
- [1].高性能正渗透复合膜的制备及表征[D]. 王亚琴.中国科学技术大学2015
相关论文
- [1].透湿性可控的智能聚合物薄膜的制备与表征[D]. 黄鹤.东华大学2009
- [2].消防服用织物热防护性能与服用性能的研究[D]. 崔志英.东华大学2009
- [3].防弹材料冲击破坏机理及其纤维的衰减规律[D]. 张华鹏.东华大学2002
- [4].疏水性多孔膜和膜组件气体吸收传质性能及其数学模型的研究[D]. 张秀莉.北京化工大学2004
- [5].纺织品抗静电、防电磁辐射机理及评价方法的研究[D]. 孙润军.东华大学2005
- [6].低温环境下多孔膜防水透湿织物热湿传递特性的实验与理论研究[D]. 周小红.东华大学2005
- [7].温度感应型织物防水透湿整理剂的研制及性能研究[D]. 权衡.天津工业大学2005
- [8].膜吸收过程传质性能的研究[D]. 高坚.北京化工大学2006
- [9].高性能多孔聚四氟乙烯增强复合质子交换膜合成及燃料电池性能研究[D]. 朱晓兵.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）2006
- [10].红外迷彩伪装织物研究与实践[D]. 张辉.东华大学2006