具有大侧基和不对称结构含氟聚酰胺的制备及气体分离性能

以二胺单体2,6-双(4-氨基苯基)-4-(3-(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯基)吡啶和商品化二酸为原料,合成了3种芳香聚酰胺(PA)。通过红外光谱和核磁共振表征证实了二胺单体和聚合物的化学结构。PAs均具有良好的有机溶解性,在室温可完全溶于NMP,DMF,DMSO等高沸点有机溶剂,在加热状态下部分溶解于THF,CHCl_(3)等低沸点有机溶剂,且具有突出的热稳定性,玻璃化转变温度(Tg)均高于217℃,在N_(2)氛围下热失重10%的温度均在512℃以上;光学性能良好,截止波长(λ_(cut-off))及80%透过率的波长(λ_(80%))范围分别在376~391 nm和449~481 nm之间。利用分子动力学模拟计算了PAs的自由体积分数(FFV),聚合物引入大侧基和不对称结构有效地抑制了分子链的紧密堆积,形成了气体传输路径。实验测定了PAs薄膜的He,CO_(2),O_(2)和N_(2)纯气体渗透性,3种薄膜均表现出较好的气体渗透性。与PA-1和PA-2相比,PA-3的气体分离性能最好,表现出相对高的P(He)=11.27 barrer、低的P(N_(2))=0.3294 barrer气体渗透性,使得PA-3的He/N_(2)选择性提高,即α(He/N_(2))=34.21。