高分子膜材料姓名：***指导老师：**专业：高分子材料2011年6月8号摘要：高分子膜材料具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点。

本文介绍高分子膜材料的分类、性能以及高分子膜材料在工业、农业以及日常生活中的应用，主要是论述高分子膜材料的研究进展以及发展前景等。

前言：高分子膜材料虽然很早就出现，但是对它的研究还是近些年来才开始。

在上世纪20年代，由于石油工业的发展促进了三大合成材料品种的不断增多，高分子膜材料的应用范围也在逐渐扩大。

由包装膜开始，在30年代已经将纤维膜应用于超滤分离；40年代则出现了离子交换膜和点渗析分离法；50年代出现了饭渗透法膜分离技术；60年代又加拿大和美国学者分别成功的制造出了高效能膜和超过滤膜，总之，国外高分子膜材料技术的发展是迅速的。

近年来，我国的科研工作者也开始重视这方面的研究，膜的汇总类及应用范围在不断扩大，其中用量最大的是选择性分离膜，如离子交换膜、微孔过滤膜、超过滤膜、液膜、液晶膜等等。

目前已应用的领域有核燃料及金属提炼、气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的孩子早、医药、食品农药、化工等各个方面。

众所周知，进入二十一世纪以后，环境已经成为制约各国发展的重要因素，各种各样的工业废水、废气以及工业垃圾对环境造成了巨大破坏。

而高分子膜材料以其独特的微处理性可以很好的清除废水、废气以及工业垃圾中所含有的有毒重金属、有机物和矿物质等物质，因而在新世纪高分子膜材料必然迎来新的发展。

目录第一节：高分子膜材料的研究分类 (2)第二节：各种高分子膜材料的的介绍 (3)第三节：高分子膜材料的发展前景 (5)第四节：高分子膜材料的性能 (6)第五节：高分子膜材料的应用 (8)参考文献 (11)第一节：高分子膜材料的研究分类目前，高分子膜材料的种类繁多，而且分类方法也不相同，关于高分子膜材料的分类方法一般包括两个方面：已是制备方法，二是膜的性能测定方法，两者结合起来可以探讨膜的性能也合成条件之间的关系，从而达到有目的地合成性鞥有一得膜材料。

目前一般常用的合成方法有溶液铸膜法、水面展开法、等离子体聚合法、相转换法、紫外光照射接枝法、熔融压膜法等。

在膜的性能中，透过或分离性能最为重要，其分离特性与孔径的大小很有关系，所以测定孔径大小的方法就成为研究的主要手段。

常用的方法有泡压法、气体渗透法、压泵法、吸附法、电子显微镜法等等。

下面介绍两类比较先进的高分子膜材料技术。

膜分离技术目前膜分离技术在许多方面得到了广泛应用，而且在某些方面还应用得比较成熟。

与传统分离方法（蒸发、萃取或离子交换等）相比，它是在常温下操作，最适宜对热敏性物质和生物活性物质进行分离与浓缩，因而在化工、轻工、电子、纺织、冶金、污水处理等领域得到广泛应用。

在膜技术的发展中，膜材料的开发是极其重要的工作，而高分子材料在膜分离中占有重要地位，所以许多专家学者对高分子分离膜材料的制备、结构、改性及性能都进行了大量研究，而且取得了很多成果，改性及性能都进行了大量研究，而且取得了很多成果，在此对高分子材料制备膜及其改性的研究进展进行概述。

气体膜分离法气体膜分离法是一项新型分离技术，已经在许多领域发挥了重大的作用。

与传统分离方法如低温蒸馏法和深冷吸附法相比，它具有分离效率高、设备紧凑、占地面积小、能耗较低、操作简便、维修保易、投资较少等优点，因此显示出优良的应用前景。

其中气体膜分离法在分离CO2/CH4的领域第二节：各种高分子膜材料的的介绍1，二氧化碳回收膜：是日本工业技术化学研究所新发明的一种环境保护膜，它是用聚醚矾合成的一种琼脂凝胶状薄膜。

这种高分子膜可以分离和回收工厂或火力发电厂排放的二氧化碳，其效率达到世界先进水平。

2，废水净化膜：瑞典发明。

它主要是依靠一个命名为“Antric”的废水处理系统。

这种系统是塔状结构，当它作用于废水上时，可以使废水中的有机物去除，同时产生一种含硫气体。

这种气体在经过清洁器净化，即可以分离出硫元素而废水页已变得澄清无毒。

3，诊测癌患膜：日本医学家将蚕丝溶解、干燥成一种超纯丝素膜，附上与抗原反应的单克隆抗体后，即可用来诊断癌症。

由于它可使抗体固化在素膜上，加入血液与过氧化酶的抗体后，通过用装有载电极的免疫传感器测定所释放的氧气的数量，即可诊断是否患癌症。

4，除臭生化膜：可除去70%~90%的抓硫醇、硫化氢、甲服等恶臭。

同时还可除去体臭及卫生间、厨房、饲养场和医院等场所的臭味。

5，食品空气保鲜膜：可以保鲜食品。

6，超铜电导膜：非常易于导电。

7，无电阻耐蚀膜：耐腐蚀的一种高性能氛基阴离子交换膜，把氛基阳离子交换膜改变为具有阴离子型阴离子交换基极性开关的一种膜。

可以用来制造各种高性能电池以及高温电渗析的隔膜等。

8，其他高分子膜材料：亚稳态超导膜，超薄绝缘膜，节能增光膜等等。

第三节：高分子膜材料的发展前景高分子膜材料技术是适应当代新产业发展的一项高技术，被公认为20 世纪末至21 世纪中期最有发展前途的高技术之一。

目前已普遍用于污水处理、医药、农业、化工、电子、轻工、纺织、冶金、石油化工等领域。

自从上世纪20年代被发明以后，经过近一个世纪的发展，高分子膜材料家族已经拥有了数以百万计的成员，它们被广泛的应用在个各个领域，以其独具特色的方式给人类带来了便利。

那么高分子膜材料在新的世纪有怎样的发展呢？各种各样的新型高分子膜材料告诉了我们答案。

各种各样的高分子膜材料在各个领域发挥着其独特的作用，从最低级的农田覆盖保护膜到比较高级的离子交换膜、高分子分离膜等等，高分子膜材料的应用越来越广。

所以，在新的世纪，随着化学科学的发展及人类的需要，高分子膜材料必将迎来一个发展的高峰期，而不会使在上个世纪初的那种缓慢的、只有单一的人或者研究所在研究。

这一点，从各个大学、学院把材料这一学科从开始分属于化学学科到现在单独的进行分类研究就可一得出这样的结论。

由于高分子材料拥有传统金属、陶瓷等材料所部未有的优势，那么，作为高分子材料的一员，高分子膜材料也必将拥有极大的发展前景。

膜分离技术的核心是膜，分离膜材料的化学性质和膜的结构对膜分离的性能起着决定性影响。

合成高材料以其良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸、碱、微生物侵蚀和耐氧化性能，一直占据分离膜材料的主导地位。

但目前这类高分子材料大多为已有商品高分子，并非按膜分离需要设计合成，这也是目前一些膜性能不理想的原因，因此根据现今对膜分离机理的认识，继续合成各种分子结构的功能高分子，制成均质膜，定量地研究分子结构与分离性能之间的关系；根据不同的分离对象，引入不同的活化基团，通过改变高分子的自由体积和链的柔软性，改进其分离性能或改变其物理、化学性质；发展高分子合金，使膜具有性能不同甚至截然相反的基团，在更大范围内调节其性能，是高分子膜材料将要集中研究的几个方面。

第四节：高分子膜材料的性能1.膜的透过性：膜的透过性是高分子膜材料非常重要的性能之一，几乎所有关于膜的问题都涉及此性能。

由于高分子膜材料具有良好的气体透过性，所以可以利用其各种气体的透过性的不同来达到分离的目的。

为了能更有效的控制膜的透过性，许多学者对其影响透过性的因素进行研究。

但结果表明，膜的透过率对温度的依赖性仅与膜的组成材料有关。

2.膜的蒸馏性：膜蒸馏技术是以蒸汽压差为动力的膜分离技术特点是在常压和适度温度下可以处理高浓度的溶液。

如在水溶液的膜蒸馏过程中，憎水的微孔膜把不同温度的水溶液隔开，而暖侧的水蒸气在蒸汽压差作用下，不断通过膜孔进入冷侧而冷凝，从而能达到膜蒸馏的目的。

3.膜的电性能：随着膜材料研究的发展，具有各种良好电性能的膜也相继出现。

如聚毗咯就是这种具有高导电率的膜材料，但是它难溶、难熔、难加工的缺点使其使用性受到了很大的限制。

目前有许多研究工作是通过聚毗咯与其他柔性高聚物在分子水平上进行复合，而获得具有高的力学性能和导电性能的高分子复合膜材料。

4.膜的实用性：众所周知，衡量一种产品的的关键就是实用性。

现而今的经过高科技合成的高分子膜材料已经拥有了无毒、耐磨、可降解等对人类有利得特点，因而高分子膜材料具有很高的实用性能，其性价比随着工业化的生产而提高。

所以，高分子膜材料具有很高场前景和巨大的发展潜力，成为许多投资商的首选之一。

第五节：高分子膜材料的应用气体膜分离法的应用（1）石油采集中由于压力不断下降，为了提高出率，采取了注入惰性气（CO2）的强化采油技术（EOR）。

被采集的石油及烃类气体中含有大量的CO2，如果将其直接排放到大气中，必然会导致空气中CO2含量的快速增加，从而使全球变暖的环境问题加剧，因此CO2的分离和回收显得非常必要。

（2）天然气中含有大量的酸气（如CO2等）和水蒸气，去除其中的酸气可以提高天然气的热值，减少管道腐蚀。

由于天然气一般都处于高压状态，采用膜分离法可节省动力，因而吸引了许多研究者从事该过程的设计和评价，特别是膜技术与吸收法耦合工艺具有非常大的优势。

（3）生物气一般含有50%～70%甲烷气，且来源于垃圾填平地带，如开发出来则会对减少化石燃料的使用有很大帮助。

通过膜分离方法与吸收法综合效果的比较，膜分离法比吸收法可以回收更多的甲烷，投资也少，因而具有更大的优势。

离子交换膜的应用离子交换膜的离子交换能力和含水量极大地影响膜的性能。

膜的离子交换能力和载体的浓度越大，膜的选择性和渗透率将越大。

含碱金属盐或胺化合物的液膜具有高的二氧化碳选择性，但是由于液膜不稳定。

吸水膨胀的水凝胶膜能解决这一困难，却不损坏膜所具有的良好选择性。

亲水性的吸水膨胀的离子交换膜能够有效地吸附水性载体溶液，因此表现出高的稳定性。

复合导电透膜的应用20 世纪80 年代末以来，基于导电聚合物的特殊微观形态和电化学性质，人们展开了将导电聚合物用作透膜的研究。

复合导电透膜具有良好的力学性能和独特的电化学性质，能对外部环境的某些特定刺激产生响应，如通过对导电透膜加上电刺激，可以对其化学和物理性质进行原位操纵，从而实现对透膜透过性和选择性的控制。

复合导电透膜的合成制备方法按氧化方式大致分为化学氧化聚合和电化学氧化聚合两类。

化学氧化聚合是基于某些导电聚合物单体可在氧化剂（如FeCl3、CuCl2）作用下氧化缩聚的原理，将单体或氧化剂预先浸渍到基体透膜材料上，然后再气相或液相下进行氧化聚合反应，以制得复合导电透膜。

电化学氧化聚合是在电解过程中，电极和聚合物单体之间发生电子转移使聚合物单体聚合。

电化学氧化聚合采用的基体透膜材料通常为多孔聚合物，按其采用工艺的不同还可进一步分为电化学一步法和电化学二步法两种。

电化学一步法是把聚合单体、支撑多孔聚合物一起溶解于电解液中，一次电解直接得到所需要的复合膜。

二步法通常预先把成膜性能良好的聚合物基膜覆盖在一个裸露的金属电极上，然后将这一电极作为工作电极放入含有单体的电解质溶液中，在电极上进行单体的电解聚合，制得复合膜。