基于热重排反应聚酰亚胺气体分离膜的制备及性能研究

来源期刊：功能材料2018年第4期

论文作者：江雪薇 董杰 赵昕 张清华

文章页码：4024 - 4031

关键词：热重排;聚酰亚胺膜;气体分离;渗透性;

摘    要：利用2,2′-双（3,4-二羧基苯基）六氟丙烷二酐（6FDA）与2,2′-双（3-氨基-4-羟基苯基）六氟丙烷（APAF）和4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯（TFMB）共聚合,并采用化学环化工艺合成了共聚结构的聚酰亚胺（n（APAF）∶n（TFMB）=5∶5）,并经不同温度的热处理得到一系列热重排聚合物薄膜（TR）。研究了热重排过程中薄膜结构的变化及其对气体分离透过性能及力学性能的影响。结果表明,未热重排的聚酰亚胺前驱体能溶于N-甲基-吡咯烷酮（NMP）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）等有机溶剂,具有较好的成膜性;聚合物主链中酰亚胺环与邻羟基经350⁴50℃热重排反应可形成刚性噁唑环。随着热处理温度的升高,气体渗透性能从7.2mol/（m2·s·Pa）增大到36.7 mol/（m2·s·Pa）,分离系数略有降低。同时,热重排反应赋予聚合物薄膜优异的热稳定性和力学性能,TR400-2在氮气氛围中5%的热失重温度为491℃,10%的热失重温度为519℃,薄膜的断裂强度为85¹36 MPa,断裂伸长率为3.0%⁹.0%。以上结果表明基于热重排反应制备的聚酰亚胺膜材料在气体分离领域有着极大的应用前景。