基于三蝶烯結構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、化學穩(wěn)定性、機械性能以及高氣體選擇性等優(yōu)點，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。為了克服這些問題，從分子結構設計出發(fā)，在聚酰亞胺主鏈中引入三蝶烯結構，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，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反應得到兩種聚酰亞胺6FDA-DAT和PMD

2、A-DAT，對其分子量、有機溶劑溶解性、熱穩(wěn)定性、自由體積分數(FFV)、玻璃化轉變溫度、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行測試表征。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構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數、d-spacing、熱穩(wěn)定性和有機溶劑溶解性，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變溫度均高于450℃。同時還發(fā)現(xiàn)6

3、FDA單體所含大體積-CF3基團能夠破壞主鏈堆砌，進一步提高聚酰亞胺的各項性能。同時具有三蝶烯結構和-CF3基團的6FDA-DAT的CO2純氣體滲透系數達到202barrer，CO2/CH4理想選擇性則達到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℃的不同溫度范圍內熱處理使其發(fā)生脫羧交聯(lián)，然后對其進行一系列測試表征。結果發(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的氫鍵作用，降低了共聚聚酰亞胺的FFV和d-spacing，進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，并且氣體滲透性隨著交聯(lián)溫度的提高而提高，