SPEEK接枝PEG梳狀聚合物制備及氣體滲透性能研究.pdf

1、CO2排放量增加導(dǎo)致的全球變暖和氣候變化是目前十分關(guān)注的問題，CO2的捕集回收具有重要的意義。膜分離法作為新興技術(shù)更加的環(huán)保和節(jié)能，具有很大的潛力。醚氧基團(tuán)(EO)是目前被認(rèn)為具有很高CO2溶解選擇性的官能團(tuán)，聚氧乙烯富含醚氧基團(tuán)成為最具潛力的CO2分離膜材料。制備醚氧基團(tuán)含量高并且分布具有一定連續(xù)性的聚合物膜對(duì)CO2的分離具有重要的意義。
　　本研究提出以磺化側(cè)鏈接枝聚氧乙烯制備梳狀聚合物增加醚氧基團(tuán)含量和調(diào)節(jié)醚氧基團(tuán)分布的制膜

2、方法來提高CO2的分離性能。首先采用分子動(dòng)力學(xué)(MD)和巨正則蒙特卡洛法(GCMC)對(duì)磺化聚醚醚酮側(cè)鏈接枝聚乙二醇梳狀聚合物(SPEEK-g-PEG)的自由體積以及氣體選擇滲透行為進(jìn)行了模擬研究，并與含醚氧基團(tuán)的商業(yè)化高性能CO2分離膜材料Pebax進(jìn)行對(duì)比。模擬結(jié)果表明：SPEEK-g-PEG聚合物中的醚氧基團(tuán)能有效的促進(jìn)CO2的選擇滲透，具有與 Pebax?相似的氣體滲透行為。由于二者結(jié)構(gòu)的差別，氣體滲透性和選擇性具有較大的差別。由

3、剛性主鏈PEEK和柔性側(cè)鏈PEG構(gòu)成的梳狀聚合物SPEEK-g-PEG，表現(xiàn)出更高的CO2選擇性，而剛性鏈段PA與柔性鏈段PEG嵌段共聚得到的Pebax，呈現(xiàn)出更高的氣體滲透性。側(cè)鏈接枝PEG形成的梳狀聚合物，通過調(diào)控醚氧基團(tuán)的分布，可以顯著提高氣體分離膜材料的CO2分離性能。其次，根據(jù)上述分子模擬結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，成功制備了SPEEK-g-PEG/PEG氣體分離膜，并對(duì)該膜的分離性能進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：低分子量的 PEG有利于

4、與SPEEK的混合和反應(yīng)，進(jìn)而有利于提高膜的穩(wěn)定性和分離性能；隨著PEG200量的增加有利于CO2滲透通量和選擇性的提高，當(dāng)PEG200增加到60wt.%時(shí)，CO2滲透性能為53Barrer，CO2/N2的選擇性可達(dá)到69，CO2/CH4的選擇性為19.3，高于Pebax?與PEG200混合膜的CO2/N2選擇性47和CO2/CH4的選擇性15.9；CO2/N2和 CO2/CH4的選擇性都隨著壓力的增大而增大，隨著溫度的升高而減小，增大