高性能聚酰亚胺氧气/氮气分离膜的设计与制备

以9,9-双(4-氨苯基)芴(FDA)、4,4′-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐(6FDA)和均苯四甲酸酐(PMDA)为单体采用高温一步法制备了一种三元聚酰亚胺6FDA/PMDA-FDA.通过核磁和红外光谱验证了产物的结构.该聚酰亚胺具有良好的溶解性和热稳定性.通过使用非溶剂诱导相分离(NIPS)法控制相转化时间来调控不对称膜的活性层厚度,然后再在该膜表面涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂层来制备复合膜.通过扫描电镜确定了活性层厚度,用EDS测试了PDMS涂层的厚度和分布.分别测试了聚酰亚胺基膜、各向异性膜和复合膜的氧气/氮气分离性能,结果表明,在30 s相转化时间得到的M3拥有最佳的气体渗透性,其氧气的通量达到了25 GPU,氧气/氮气选择性达到5.4,其复合膜的氧气通量达到17.8 GPU,氧气/氮气选择性达到7.0,在膜法富氧方面显示出应用前景.

自聚微孔聚合物低温碳捕集性能研究

膜法CO_(2)捕集是解决当今世界碳排放的一个重要方法,低温膜分离是近年来兴起的一种高效CO_(2)分离技术.本研究结合了自聚微孔聚合物高CO_(2)透过率和低温下聚合物膜材料高CO_(2)/N_(2)选择性的特点来同时获得高CO_(2)透过率以及CO_(2)/N_(2)选择性的聚合物膜材料.首次探讨了高比表面自聚微孔聚合物PTMSP以及PIM-1在低温下CO_(2)透过率以及CO_(2)/N_(2)的选择性之间的关系和内在影响因素.其中,PTMSP表现出CO_(2)的透过率和CO_(2)/N_(2)的选择性随温度降低而同时增加.在-30℃时,PTMSP的CO_(2)的透过率为25492 Barrer,CO_(2)/N_(2)的选择性为34,分离性能远超过最新的2019年上限.同时对其CO_(2)/N_(2)(体积比15/85)混合气的低温(-30℃)研究表明,混合气中CO_(2)的渗透率在20000 Barrer以上,CO_(2)/N_(2)选择性约为32,是到目前为止最优秀的碳捕集膜材料之一.以上研究显示了PIM材料在低温下具有良好的碳捕集应用潜力.