膜科学与技术

单位：天津工业大学 材料科学与工程学院 省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津300387

关键词：磺酸化；气体分离膜；聚酰亚胺；CO2/CH4分离

基金：国家自然科学基金项目（22078245），榆林学院-大连化物所联合基金 (2022009)

研究了-SO3H基团的引入和不同磺化度对微孔聚酰亚胺气体分离膜的影响。区别于后磺化法，采用一步法使磺化单体2, 4, 6-三甲基二氨基苯磺酸（TrMSA）和非磺化单体2, 4, 6-三甲基-间苯二胺（DAM）与六氟二酐（6FDA）直接缩聚得到磺化聚酰亚胺（SPI），通过控制TrMSA和DAM的比例得到磺化度分别为25%，50%，75%与100%的聚合物。使用FT-IR、XRD、TGA、BET和气体渗透仪等手段研究不同磺化聚酰亚胺薄膜的化学结构、链段堆积结构、热性能、比表面和气体分离性能。结果显示，引入的-SO3H通过增强链间相互作用力，使得聚合物比表面积减小，以及链间距逐渐降低为0.57、0.52、0.47和0.42 nm，，所有气体的渗透性均随磺化度的升高而下降，然而CO2/CH4选择性在扩散系数的主导下则逐渐上升。当磺化度为75%时，磺化聚酰亚胺CO2 的透过率达到了 107 Barrer，CO2/CH4选择性为47.8，在压力高达2 MPa时仍保持在45，具有良好的抗塑化和气体分离性能。

来源：2023年第3期

《膜科学与技术》期刊编辑部

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