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聚萘酰亚胺膜的制备及其气体分离性能

发布时间:2020-01-28 15:47
【摘要】:利用萘二酐与邻位含脂肪族取代基的芳香二胺聚合制备了一系列均聚及共聚萘酰亚胺。这些C—N键邻位含取代基的聚萘酰亚胺可溶解于有机溶剂中并具有良好的成膜性。这些膜的拉伸强度在54~77 MPa之间,断裂伸长率在6.4%~8.1%,杨氏模量在1.3~2.2 GPa。这些聚萘酰亚胺具有优异的热稳定性,热分解温度在448~501℃范围内,玻璃化转变温度在382~391℃范围内。气体分离性能测试结果表明,聚萘酰亚胺具有突出的CO_2/CH_4分离能力,CO_2气体透过系数在37.2~151 barrer范围内,而CO_2/CH_4的选择系数在20.9~31.7的范围内,这表明了制备的聚萘酰亚胺气体分离膜材料在天然气纯化方面具有潜在的应用价值。
【图文】:

聚萘,酰亚胺,上限,线对


Selectivities(α)P(O2)P(N2)P(CO2)P(CH4)α(O2/N2)α(CO2/CH4)NTDA-DMMDA/TIMDA(9∶1)7.161.4437.21.084.9731.7NTDA-DMMDA/TIMDA(8∶2)11.12.58712.354.3130.2NTDA-DIMDA19.2.4.551123.834.2229.2NTDA-DIMDA/TIMDA(9∶1)22.35.331144.444.1825.7NTDA-DIMDA/TIMDA(8∶2)24.96.411517.213.9120.9a.Pispermeabilitycoefficient;units:1Barrer=10-10cm3[STP]·cm·cm-2·s-1·cm·Hg-1.为了直观的研究聚萘酰亚胺的气体分离性能,图2及图3分别为这些聚合物对O2/N2及CO2/CH4气体的分离性能与Robeson上限线进行的比较。聚合物的气体分离数据在图中越是靠近Robeson上限线,说明它们的气体分离性能越好。如图2所示,尽管制备的聚萘酰亚胺气体分离数据均在O2/N2的Robeson上限线之下,但是整体上要好于6FDA-DIMDA,尤其是远远优于Matrimid5218。在图3中,聚萘酰亚胺对CO2/CH4气体分离表现整体上也好于Matrimid5218,尤其是NTDA-DIMDA的数据已经位于1991Robeson上限线上。这表明C—N键邻位含脂肪取代基的聚萘酰亚胺具有良好的气体分离性能,在天然气纯化等方面具有广阔的应用前景。图2聚萘酰亚胺与O2/N2的Robeson上限线对比图[3,21]Fig.2Robesonplot[3,21]foracomparisonofO2/N2selectivityvs.O2permeabilitycoefficientsofthepolynaphthalimides图3聚萘酰亚胺与CO2/CH4的Robeson上限线对比图[3,21]Fig.3Robesonplot[3,,21]foracomparisionofCO2/CH4selectivityvs.CO2permeabilitycoefficientsofthepolynaphthalimides3结论本文利用邻位含?

聚萘,酰亚胺,上限


ectivities(α)P(O2)P(N2)P(CO2)P(CH4)α(O2/N2)α(CO2/CH4)NTDA-DMMDA/TIMDA(9∶1)7.161.4437.21.084.9731.7NTDA-DMMDA/TIMDA(8∶2)11.12.58712.354.3130.2NTDA-DIMDA19.2.4.551123.834.2229.2NTDA-DIMDA/TIMDA(9∶1)22.35.331144.444.1825.7NTDA-DIMDA/TIMDA(8∶2)24.96.411517.213.9120.9a.Pispermeabilitycoefficient;units:1Barrer=10-10cm3[STP]·cm·cm-2·s-1·cm·Hg-1.为了直观的研究聚萘酰亚胺的气体分离性能,图2及图3分别为这些聚合物对O2/N2及CO2/CH4气体的分离性能与Robeson上限线进行的比较。聚合物的气体分离数据在图中越是靠近Robeson上限线,说明它们的气体分离性能越好。如图2所示,尽管制备的聚萘酰亚胺气体分离数据均在O2/N2的Robeson上限线之下,但是整体上要好于6FDA-DIMDA,尤其是远远优于Matrimid5218。在图3中,聚萘酰亚胺对CO2/CH4气体分离表现整体上也好于Matrimid5218,尤其是NTDA-DIMDA的数据已经位于1991Robeson上限线上。这表明C—N键邻位含脂肪取代基的聚萘酰亚胺具有良好的气体分离性能,在天然气纯化等方面具有广阔的应用前景。图2聚萘酰亚胺与O2/N2的Robeson上限线对比图[3,21]Fig.2Robesonplot[3,21]foracomparisonofO2/N2selectivityvs.O2permeabilitycoefficientsofthepolynaphthalimides图3聚萘酰亚胺与CO2/CH4的Robeson上限线对比图[3,21]Fig.3Robesonplot[3,21]foracomparisionofCO2/CH4selectivityvs.CO2permeabilitycoefficientsofthepolynaphthalimides3结论本文利用邻位含脂肪族

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