含叔丁基聚酰亚胺均质膜的气体分离性能

采用高温“一步法”缩聚合成了一系列含叔丁基的可溶性芳香聚酰亚胺树脂, 然后通过溶液浇注法制得相应均质薄膜, 并对其气体分离性能进行了测试, 同时研究了二酐结构和温度对聚酰亚胺均质膜气体分离性能的影响. 结果表明, 对于H₂, N₂, O₂, CO₂和CH₄ 等5种气体, 含叔丁基聚酰亚胺均质膜不仅表现出良好的透气性, 而且具有较高的气体透过选择性, 4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)两类聚酰亚胺均质膜的气体分离性能最佳. 除CO₂外, 这两类聚酰亚胺均质膜的气体渗透系数随温度升高而升高, 而所有测试气体在这两种均质膜中的扩散系数和溶解度系数均随温度升高而增大.     

含聚醚链段聚酰亚胺膜的制备及气体分离性能

利用均苯四甲酸二酐（PMDA）与4,4’-二氨基二苯醚（ODA）和聚醚胺（PPO, Mn～2000）共聚合,合成聚酰胺酸前驱体,经热处理得到一系列含PPO链段的聚酰亚胺薄膜.研究了PPO链段的引入对薄膜结构及气体分离性能的影响.结果表明,在芳香族聚酰亚胺中引入柔性链段PPO有利于气体分子的传输.得益于PPO链段在分离膜内部形成的微相分离结构,气体分子在分离膜内的扩散系数随PPO含量的增加显著提升.当PPO含量为65 wt%时,PPO链段在分离膜内仍呈现非晶相,CO₂渗透系数高达131.61 Barrer,比PMDA/ODA均聚聚酰亚胺薄膜提高22倍.同时,得益于聚醚链段对CO₂独特的亲和作用,随着PPO含量的提高,分离膜对CO₂/N₂的分离系数由18.77提高至30.12.结果表明PPO链段的引入对于调控聚酰亚胺膜的结构和气体分离性能具有重要作用.     

芳香聚酰亚胺气体分离膜

芳香聚酰亚胺一直在电子、复合材料及粘接剂等领域广泛地应用。最近,聚酰亚胺膜已用于气体的分离过程。这是因为芳香聚酰亚胺是具有高玻璃化温度的玻璃态聚合物,它对小分子比大分子有更大的选择透过性,高选择性是与玻璃态聚合物的僵硬主链,对不同尺寸的分子提供筛分作用相连系的。新开发的芳香聚酰亚胺膜是用联苯四甲酸二酐与芳香二胺缩聚制备的聚酰亚胺溶液制造的。这种中空纤维状的膜是由一个多孔结构支撑的一个很薄的外表面组成的。它可通过聚合物溶液采用干——湿法过程纺丝而成,经溶剂交换干燥,外层的致密部分由计算可知厚度低于0.1μm。它对H_2与CO、CH_4.N_2及其它气体的分离有高度的选择性。由于它具有聚酰亚胺特有的耐高温性能,所以可以在很广的气体加工条件下使用。这种膜对水蒸气有很高的透过性,因而也可用于有机蒸气的脱水,或空气干燥。此膜对水蒸气的透过速度为乙醇的100～200倍。30%的乙醇水溶液,经一次膜分离,浓度可提高到99%。空气干燥系统可产出达到-50℃露点的空气。     

聚酰亚胺气体分离膜的进展

本文叙述了近年来聚酰亚胺气体分离膜的发展概况。讨论了聚合物结构、共聚改性、交联改性和成膜历史对聚酰亚胺透气性能的影响。脂环族聚酰亚胺和六氟二酐(6FDA)型聚酰亚胺兼具有高透气性和高透气选择性,是一类具有发展前途的气体分离膜材料。     

温度对含硅聚酰亚胺膜气体分离性能的影响

合成了次联苯基型合硅聚酰亚胺（ＳＩＤＡ－ＢＤＡ），研究了其均质膜对Ｈ２，Ｏ２和Ｎ２的透过分离性能与温度的关系，随着温度的升高，气体的透过系数和扩散系数增大，而溶解系数和选择系数则降低，此外，我们还讨论了气体在膜中的透过活化能，扩散活化能和吸着热。     

聚酰亚胺气体分离膜材料的结构与性能

结合作者的研究工作对聚酰亚胺分子结构与气体分离性能之间的关系作了较详实的讨论，指出了进一步的研究方向和应用前景。     

过渡金属有机络合物添加剂对聚酰亚胺气体分离膜性能的影响

采用具有庞大取代基团的过渡金属有机络合物作为添加剂制备了聚酰亚胺气体分离膜,研究了过渡金属盐、有机配体和金属络合物对聚酰亚胺均质膜和非对称膜氢、氮气体透过性能的影响,结果表明过渡金属盐添加剂提高了分离系数,但降低了气体透过速率;有机配体添加剂增大了气体透过速率却降低了分离系数;以络合物作添加剂时,可在不降低分离系数的情况下使气体透过速率得到提高,是一种改进气体分离膜性能的有效方法。     

热致刚性膜材料的合成与气体分离性能研究

以丙酮为溶剂,将9,9-双(4-羟基苯基)芴(BHF)于室温下进行硝化反应得到二硝基化合物9,9-双(3-硝基-4-羟基苯基)芴,再经Pd/C-水合肼还原得到9,9-双(3-氨基-4-羟基苯基)芴(BAHF).采用上述二胺单体BAHF、与9,9-双(4-氨基苯基)芴(BAF)和六氟二酐(6FDA)通过低温溶液缩聚反应制备出一种含酚羟基的共聚聚酰胺酸溶液,经热酰亚胺化和热致重排反应得到共聚聚酰亚胺(CPI)和聚(酰亚胺-苯并恶唑)(PIPBO)热致刚性膜材料.采用核磁(NMR)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)和气体渗透性能测试等手段对所制得膜材料的结构、热性能和气体分离性能进行表征.研究结果表明,所制得的热致刚性膜主要表现出非晶结构,为无规共聚物,其Tg为340℃.随热处理温度升高,热致刚性膜的气体渗透性逐渐增加,450℃制得的热致刚性膜对O_2、N_2、H_2、CH_4和CO_2的渗透通量分别达到229.03、53.26、1497.35、33.52和818.76 Barrer.     

微孔PI气体分离膜的研究进展

自具微孔材料(PIMs)由于自身刚性分子链的扭曲折叠等会产生高比表面积的微孔结构,相应的膜材料具有优异的气体分离性能。将刚性扭曲的结构单元引入到聚酰亚胺(PI)主链中就得到自具微孔PI。微孔型PI是近年来发展的一种新型PI,其微孔结构使得PI膜的气体分离性能得到很大提升,其中气体渗透系数的提升尤为显著,且保持了传统PI良好的热稳定性、化学稳定性及高力学强度等性质。本文重点介绍了微孔PI以及基于微孔PI复合膜的最新研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。     

等离子体聚合制备气体分离膜研究概况

本文叙述了近年来等离子体聚合技术制备气体分离膜,主要是富氧膜的研究进展。着重介绍等离子体聚合制备复合膜的类型及结构、气体透过特性、等离子体反应参数对复合膜气体透过性的影响。     

高分子气体分离膜材料的化学结构与气体透过性能之间的关系

本文以硅橡胶和聚酰亚胺为基础,从高分子的化学组成、分子链段的运动能力、侧基的大小及其作用等几个方面,讨论了聚合物的化学结构对其均质膜的气体选择透过性能的影响,以溶解扩散过程对气体分离膜材料的透气行为进行了剖析,井简述高分子化学结构对其成膜时结晶情况的影响及对气体透过的作用;还概述了气体分离膜科学发展的历史以及基本原理.     

含有聚醚链段的可溶性聚酰亚胺气体分离膜材料及其性能

将4,4'-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)和1,3-苯二胺(mPDA)与二端氨基聚醚缩聚, 得到含有聚醚柔性链段的聚酰亚胺气体分离膜材料. 所合成的共聚聚酰亚胺在N-甲基吡咯烷酮(NMP)和四氢呋喃(THF)等有机溶剂中具有良好的溶解性能. 研究了O2, N2, H2, CH4和CO2在聚酰亚胺均质膜中的渗透性能, 考察了二端氨基聚醚的含量、链长和化学结构对气体渗透性能的影响. 结果表明, 聚醚链段的引入增大了气体的扩散系数, 气体的渗透系数显著增大; 聚醚链段与CO2相对较强的相互作用, 增大了对CO2/N2的溶解选择性, CO2/N2的分离性能优于CO2/CH4, 同时CO2比H2优先透过膜.     

含脂肪链聚苯并咪唑的合成及其气体透过性能

对含脂肪链聚苯并咪唑的聚合反应进行了比较系统的研究，在此基础上，合成了一系列含脂肪链聚苯并咪唑．以甲酸为溶剂，在减压下，制备了聚合物的均质膜．对聚合物的气体选择透过性能进行了研究，并从化学结构与气体透过性能关系的角度进行了讨论，发现同一聚合物对不同气体的透过系数符合一般玻璃态聚合物的规津；增加柔性链段中亚甲基数目，可提高聚合物的气体透过系数，降低分离系数；刚性链段中引入柔性基因，可增大气体透过系数；温度升高，聚合物的气体透过系数提高，分离系数一般下降．     

金属有机骨架材料/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、 粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs): 微米级Cu₃(BTC)₂、 亚微米级ZIF-8和S-Cu₃(BTC)₂. 氮气吸附等温线分析结果表明, ZIF-8和Cu₃(BTC)₂具有较大比表面积(1653和1439 m²/g), S-Cu₃(BTC)₂的比表面积为171.4 m²/g. 用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs). X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明, MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定. 气体渗透测试结果表明, MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高, S-Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了1.75倍; ZIF-8和Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了3倍左右; 同时, 膜的气体分离系数变化很小.     

聚酰亚胺碳分子筛气体分离膜的研究进展

聚酰亚胺碳分子筛膜由于具有较高的热稳定性、耐化学性、气体渗透性和选择性,而受到广泛关注。根据近年来聚酰亚胺碳分子筛膜在气体分离方面的研究现状,详细介绍了填充改性、对前驱体进行预处理和聚酰亚胺单体改性的研究成果,并展望了聚酰亚胺碳分子筛分离膜的发展趋势,以期为未来高效分离膜的研发提供参考。     

基于异氰酸酯的可溶性聚酰亚胺的合成及其气体分离性能

针对传统聚酰亚胺(PI)分离膜对气体渗透系数低的问题,本文利用3,3',4,4'-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMDXI)成功制备了新型可溶性PI分离膜。研究结果表明含四甲基侧基的TMXDI单体对PI分离膜的分子堆积结构、自由体积及分离膜的溶解性、力学性能及耐热稳定性等特性有显著的影响。随着TMDXI含量的增加,PI分离膜由脆性断裂转变为韧性断裂;同时,PI膜对不同气体分子的渗透性能均显著提高,当TMDXI添加量为30 mol%时,分离膜对CO₂的渗透系数提高了144%。     

聚萘酰亚胺膜的制备及其气体分离性能

利用萘二酐与邻位含脂肪族取代基的芳香二胺聚合制备了一系列均聚及共聚萘酰亚胺。这些C—N键邻位含取代基的聚萘酰亚胺可溶解于有机溶剂中并具有良好的成膜性。这些膜的拉伸强度在54~77 MPa之间,断裂伸长率在6.4%~8.1%,杨氏模量在1.3~2.2 GPa。这些聚萘酰亚胺具有优异的热稳定性,热分解温度在448~501℃范围内,玻璃化转变温度在382~391℃范围内。气体分离性能测试结果表明,聚萘酰亚胺具有突出的CO_2/CH_4分离能力,CO_2气体透过系数在37.2~151 barrer范围内,而CO_2/CH_4的选择系数在20.9~31.7的范围内,这表明了制备的聚萘酰亚胺气体分离膜材料在天然气纯化方面具有潜在的应用价值。     

含硅聚酰亚胺和有机硅改性的联苯型聚酰亚胺透气性能的研究

本文合成了一系列均聚和共聚酰亚胺,研究了它们对H_2、O_2和N_2三种气体的透过性能与分子结构之间的关系。结果表明,在30℃和6atm的条件下,SiDA-ODA对H_2和O_2的透过系数分别为11.7和0.764Barrer,比BPDA-ODA高一个数量级;H_2/N_2和O_2/N_2分离系数分别为113和7.4在(BPDA/SiDA)-ODA共聚物中,随着SiDA含量的增加,其透氢系数P_(H_2)和透氧系数P_(O_2)均有较大的增加,而H_2/N_2和O_2/N_2分离系数则降低。当SiDA含量占二酐组分的60%时,P_(H_2)和P_(H_2)/P_(N_2)分离系数分别达8.78Barrer和147。     

气体分离分子筛膜

本文简述了气体分离分子筛膜的研究进展,总结了气体分离分子筛膜的制备方法、分子筛膜类型、气体分离性能及催化应用,分析了气体渗透测定方法和分离机理,对分子筛膜的发展提出一些建议。     

含朝格尔碱基聚酰亚胺-聚苯并咪唑宽温域复合质子交换膜的制备和性能

针对氢燃料电池对宽温域质子交换膜材料的迫切应用需求,合成了新型含Tr?ger’s base (TB)结构的聚苯并咪唑(TB-PBI-N),并以之为填料与含TB基聚酰亚胺(PI-TB-N)共混,制备了5种不同比例的磷酸掺杂复合质子交换膜.通过傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁氢谱(¹H-NMR)、热失重分析(TGA)和拉伸试验等表征了质子交换膜的结构、机械性能、热及氧化稳定性、酸吸收、溶胀度、质子电导率(σ)及氢/空燃料单电池的功率密度(PD),探究了TB-PBI-N填料的添加对复合膜性能的影响.结果表明：磷酸掺杂前复合膜的拉伸强度为87.3～129.5 MPa,掺杂后膜的拉伸强度为3.7～9.5 MPa,磷酸吸收率为235.3%～288.7%,溶胀率为13.9%～25.0%,可在30～160℃传导质子,σ和PD最高分别可达94.3 mS/cm和334.6 mW/cm². TBPBI-N填料的添加改善了复合膜的机械性能及磷酸掺杂膜的尺寸稳定性.另外,填料TB-PBI-N的TB结构具有额外的碱基位点,可提供一定的酸吸附能力,从而提升了σ.其中,复合...