【摘要】：PIMs是一種具有剛性鏈結(jié)構(gòu)的有機多微孔聚合物,擁有極高的自由體積,可溶性PIMs作為氣體分離膜材料具有較高的滲透系數(shù)和可觀的選擇性,因此成為膜材料研究者們關(guān)注的焦點。然而PIMs的分離性能嚴重受到高溶解性氣體(如CO2)的溶脹影響,導致膜喪失選擇性,而PIMs老化會使膜的滲透性能下降,因此制備具有較高滲透系數(shù)和選擇性的耐溶脹PIMs膜是十分必要的。本實驗選取基于三蝶烯的Troger's base (TB)新型PIMs為研究對象,向三蝶烯一側(cè)引入羧基,采用酯化交聯(lián)改性方法,制備具有高滲透性、選擇性、耐溶脹性和抗老化性的膜材料。本試驗中成功設(shè)計合成出了 2, 6 (7)-二氨基三蝶烯和2- (6(7),10 (11)-二氨基三蝶烯)甲酸兩種單體,將這兩種三蝶烯單體按照不同比例聚合成三種具有Troger'sbase (TB)結(jié)構(gòu)的PIMs聚合物,三蝶烯二胺均聚物PIM-Tirp-TB以及含羧基的三蝶烯聚合物TA10、TA20,并將含有羧基的TA10、TA20進行了縮水甘油酯化熱交聯(lián)改性。實驗所得五種三蝶烯TB聚合物膜(測試條件1bar,25℃)的氣體滲透系數(shù)大小順序均為:CO2H2HeO2CH4N2,其中三蝶烯均聚物的CO2滲透系數(shù)在8000barrer以上,O2滲透系數(shù)在1500 barrer以上,O2/N2選擇性4.3,CO2/CH4選擇性13.0,聚合物選擇性在引入羧基以及酯化交聯(lián)后均有增加,其中改性后聚合物的CO2/CH4選擇性可以達到20以上(N2/O2提高32.8%,CO2/CH4提高66.2%)。老化40天后幾種聚合物的選擇性均有所增加,滲透系數(shù)均呈下降趨勢,其中,改性后聚合物的下降程度最小,說明改性后提高了材料的抗老化性能。五種聚合物膜在的純CO2和CH4滲透系數(shù)隨著壓力的增高(20bar)測試中均未顯示出溶脹現(xiàn)象,而在CO2/CH4混合氣測試中,三蝶烯均聚物PIM膜在高壓下CH4滲透系數(shù)顯著上升,說明均聚物膜被CO2嚴重溶脹,而含羧基聚合物及改性聚合物均無明顯溶脹現(xiàn)象,但含羧基聚合物的選擇性下降較多,其中改性聚合物的CO2/CH4選擇性下降較小,說明改性后的膜材料具有更好的耐溶脹性能。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：2425743