摘要:
为进一步提高膜材料的气体分离性能,本研究开发了一种可同时发生热重排和交联反应的二胺单体2-(3,6-双(4-氨基-3-羟基苯氧基)-9H-呫吨-9-基)苯甲酸(BAHXBA)。然后,分别与等摩尔比的6种二酐单体:3,3'',4,4''-联苯四羧酸二酐(BPDA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)、4,4''-(4,4''-异丙基二苯氧基)二酐(BPADA)、3,3'',4,4''-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)、和1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐(CBDA)进行聚合,经热酰亚胺化制备出可交联的聚酰亚胺(PI)膜,再经450 ℃热处理得到相应的热重排(TR)膜。结果表明,6种PI膜均表现出优异的力学性能和热性能,玻璃化转变温度在297~336 ℃。由于发生热重排和脱羧交联反应,TR膜的力学性能显著下降,但气体渗透性能大幅度提高。尤其是以BAHXBA和6FDA为单体的TR膜,对H2,CO2,O2和N2的渗透系数分别为966.32 barrer,873.33 barrer,265.72 barrer和41.62 barrer。同时,CO2/N2的理想选择性是20.99,接近2008年Robeson上限;O2/N2的理想选择性为6.39,接近2015年上限。因此,热重排和交联共同作用,可有效提高膜材料的气体分离性能。