基于三蝶烯結(jié)構(gòu)自具微孔聚酰亞胺膜的制備及氣體分離性能研究.pdf

1、聚酰亞胺作為常用商品化的膜材料之一，具有良好的熱穩(wěn)定性能、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械性能以及高氣體選擇性等優(yōu)點(diǎn)，但是存在不溶不熔、氣體滲透性偏低、抗塑化性能較差的缺點(diǎn)。為了克服這些問題，從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，在聚酰亞胺主鏈中引入三蝶烯結(jié)構(gòu)，提高聚酰亞胺的可溶性和氣體滲透性能，然后再引入羧基交聯(lián)基團(tuán)，通過交聯(lián)后提高聚酰亞胺的抗塑化性能。
　　本文首先合成了二氨基三蝶烯DAT，并分別與6FDA和PMDA反應(yīng)得到兩種聚酰亞胺6FDA-DAT和PMD

2、A-DAT，對(duì)其分子量、有機(jī)溶劑溶解性、熱穩(wěn)定性、自由體積分?jǐn)?shù)(FFV)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、d-spacing、氣體滲透性、抗塑化性能及物理老化性能等一系列性能進(jìn)行測(cè)試表征。研究發(fā)現(xiàn)在聚酰亞胺主鏈中引入具有三維剛性骨架結(jié)構(gòu)的三蝶烯能夠破壞聚合物鏈的緊密堆砌，從而提高聚酰亞胺的自由體積分?jǐn)?shù)、d-spacing、熱穩(wěn)定性和有機(jī)溶劑溶解性，使得三蝶烯基聚酰亞胺具有很好的氣體分離性能，并且所合成聚酰亞胺的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均高于450℃。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)6

3、FDA單體所含大體積-CF3基團(tuán)能夠破壞主鏈堆砌，進(jìn)一步提高聚酰亞胺的各項(xiàng)性能。同時(shí)具有三蝶烯結(jié)構(gòu)和-CF3基團(tuán)的6FDA-DAT的CO2純氣體滲透系數(shù)達(dá)到202barrer，CO2/CH4理想選擇性則達(dá)到28。
　　由于6FDA-DAT抗塑化性能較差，繼而又合成了含羧基的三蝶烯基二胺DATCA，與DAT共同與6FDA反應(yīng)得到兩種含羧基的共聚聚酰亞胺6FDA-DAT/DATCA(9∶1)和6FDA-DAT/DATCA(8∶2)，并

4、且將其在200-450℃的不同溫度范圍內(nèi)熱處理使其發(fā)生脫羧交聯(lián)，然后對(duì)其進(jìn)行一系列測(cè)試表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)6FDA-DAT/DATCA(9∶1)和6FDA-DAT/DATCA(8∶2)由于羧基的存在形成了很強(qiáng)的氫鍵作用，降低了共聚聚酰亞胺的FFV和d-spacing，進(jìn)而降低了氣體滲透性。6FDA-DAT/DATCA(9∶1)和6FDA-DAT/DATCA(8∶2)在玻璃化溫度以下發(fā)生了熱脫羧交聯(lián)反應(yīng)，并且氣體滲透性隨著交聯(lián)溫度的提高而提高，