PIM-CO19基热致刚性膜材料的制备和气体分离性能

鲁云华¹，郝继璨¹，李琳²，宋晶²，肖国勇¹，王同华²

1. 辽宁科技大学化学工程学院2. 大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室

摘 要：以邻苯二酚和2-丁酮为原料合成四羟基化合物3,3’-二乙基-5,5’,6,6’-四羟基-3,3’,2-三甲基-1,1’-螺旋双茚满,然后与四氟对苯二腈发生聚合反应制备出自具微孔聚合物PIM-CO19。将PIM-CO19分别在300℃、350℃和400℃进行热处理,得到热致刚性膜材料。使用红外光谱仪（FTIR）、质谱（MS）、X-射线光电子能谱（XPS）、热重分析仪（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）、X-射线衍射仪（XRD）以及气体渗透性能测试仪表征了PIMCO19和热致刚性膜材料的结构和性能。结果表明:在氮气氛围下PIM-CO19中的-CN间发生了热诱导的交联反应。调控热处理温度可提高PIM-CO19基热致刚性膜材料的气体渗透性能,使PIM-CO19-350对H₂、O₂、N₂、CO₂和CH₄的渗透通量分别达到了1758 Barrer、586 Barrer、180 Barrer、4075 Barrer和277 Barrer。当热处理温度提高到400℃时膜材料的气体渗透性逐渐降低,但其选择性明显提高,O₂/N₂和CO₂/CH₄的气体分离系数分别达到4.76和38.78。

关键词：有机高分子材料;自具微孔聚合物;气体分离;热致刚性膜;渗透性;选择性;