基于三蝶烯的耐溶脹抗老化固有微孔聚合物(PIMs)氣體分離膜材料的研發(fā).pdf

1、PIMs是一種具有剛性鏈結(jié)構(gòu)的有機(jī)多微孔聚合物，擁有極高的自由體積，可溶性PIMs作為氣體分離膜材料具有較高的滲透系數(shù)和可觀的選擇性，因此成為膜材料研究者們關(guān)注的焦點。然而PIMs的分離性能嚴(yán)重受到高溶解性氣體(如CO2)的溶脹影響，導(dǎo)致膜喪失選擇性，而PIMs老化會使膜的滲透性能下降，因此制備具有較高滲透系數(shù)和選擇性的耐溶脹PIMs膜是十分必要的。本實驗選取基于三蝶烯的Tr(o)ger's base(TB)新型PIMs為研究對象，向三

2、蝶烯一側(cè)引入羧基，采用酯化交聯(lián)改性方法，制備具有高滲透性、選擇性、耐溶脹性和抗老化性的膜材料。
　　本試驗中成功設(shè)計合成出了2，6(7)-二氨基三蝶烯和2-(6(7)，10(11)-二氨基三蝶烯）甲酸兩種單體，將這兩種三蝶烯單體按照不同比例聚合成三種具有Tr(o)ger's base(TB)結(jié)構(gòu)的PIMs聚合物，三蝶烯二胺均聚物PIM-Tirp-TB以及含羧基的三蝶烯聚合物TA10、TA20，并將含有羧基的TA10、TA20進(jìn)行了

3、縮水甘油酯化熱交聯(lián)改性。實驗所得五種三蝶烯TB聚合物膜（測試條件1bar，25℃）的氣體滲透系數(shù)大小順序均為:CO2＞H2＞He＞O2＞CH4＞N2，其中三蝶烯均聚物的CO2滲透系數(shù)在8000barrer以上，O2滲透系數(shù)在1500barrer以上，O2/N2選擇性4.3，CO2/CH4選擇性13.0，聚合物選擇性在引入羧基以及酯化交聯(lián)后均有增加，其中改性后聚合物的CO2/CH4選擇性可以達(dá)到20以上(N2/O2提高32.8％，CO2/

4、CH4提高66.2％)。老化40天后幾種聚合物的選擇性均有所增加，滲透系數(shù)均呈下降趨勢，其中，改性后聚合物的下降程度最小，說明改性后提高了材料的抗老化性能。五種聚合物膜在的純CO2和CH4滲透系數(shù)隨著壓力的增高(20bar)測試中均未顯示出溶脹現(xiàn)象，而在CO2/CH4混合氣測試中，三蝶烯均聚物PIM膜在高壓下CH4滲透系數(shù)顯著上升，說明均聚物膜被CO2嚴(yán)重溶脹，而含羧基聚合物及改性聚合物均無明顯溶脹現(xiàn)象，但含羧基聚合物的選擇性下降較多，