基于自聚微孔聚合物的气体分离膜制备及气体分离性能研究

发布时间：2021-05-08 05:45

　　为了满足日益增长的工业需求,制备具有高分离性能的气体分离膜材料成为研究热点。理想的气体分离膜应该同时具备高的透气性和选择性,良好的机械性能,优良的热稳定性和化学稳定性。与无机材料相比,有机物材料具有价格低,加工性和化学稳定性好等优点,在气体分离领域受到广泛关注。自聚微孔聚合物（PIMs）是一种新型的高分子材料,由于其自身独特的扭曲结构阻碍了聚合物链间的有效堆积,使得聚合物膜内部产生连续的微孔,使得PIMs具有优异的气体透过性。尽管PIMs聚合物具有高的比表面积和自由体积,但是渗透系数和选择性之间仍然存在固有的制约关系。Tr?ger’s base聚合物作为一种含N-杂环的微孔类聚合物,虽然其渗透系数略低,但是具有较高的气体选择性。因此将两种聚合物通过一定的方法复合在一起,制备兼具两者优点的共混膜或交联膜是提高聚合物膜气体分离性能的有效手段。在上述背景下,本文围绕PIMs和Tr?ger’s base聚合物制备了共混膜和交联膜并对其气体分离性能进行研究。主要内容和结论分为三部分:1.合成了PIM-1,PIM-M,PIM-Br-30和Tr?ger’s base聚合物,并且进行了¹

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 气体分离膜研究背景及发展史
    1.2 气体分离膜材料的种类
        1.2.1 无机膜材料
        1.2.2 高分子膜材料
        1.2.3 混合基质膜材料
        1.2.4 高分子聚合物共混膜材料
    1.3 气体分离膜分离原理
        1.3.1 气体在多孔膜传递机理
        1.3.2 气体在非多孔均质膜传递机理
        1.3.3 RobesonUpperbound
    1.4 气体分离膜的应用
        1.4.1 空气分离
        1.4.2 氢气回收
        1.4.3 二氧化碳捕集
        1.4.4 烯烃-烷烃分离
    1.5 论文选题意义及研究内容
        1.5.1 论文选题意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验部分
    2.0 实验药品及试剂
    2.1 实验仪器及型号、测试条件
        2.1.1 红外光谱测试(FT-IR)
        2.1.2 核磁共振测试(~1HNMR400MHz)
        2.1.3 膜的微观形貌表征
        2.1.4 机械性能测试
        2.1.5 X射线衍射测试(XRD)
        2.1.6 气体分离性能表征
    2.2 自聚微孔聚合物(PIM-1)的制备
        2.2.1 PIM-1合成原料的预处理
        2.2.2 PIM-1的制备
    2.3 自聚微孔聚合物(PIM-M)的制备
        2.3.1 TTSBI-M的制备
        2.3.2 PIM-M的制备
    2.4 自聚微孔聚合物(PIM-Br-30%)的制备
    2.5 Tr?ger'sbase的制备
    2.6 核磁(~1HNMR)表征
    2.7 本章小结
第三章 PIM-1@Tr?ger'sbase共混膜的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 PIM-1@Tr?ger'sbase共混膜的制备
    3.3 PIM-1@Tr?ger'sbase共混膜的结构表征
        3.3.1 PIM-1@Tr?ger'sbase的FT-IR表征
        3.3.2 PIM-1@Tr?ger'sbase共混膜的XRD表征
    3.4 PIM-1@Tr?ger'sbase共混膜的形态表征
    3.5 PIM-1@Tr?ger'sbase共混膜的机械性能表征
    3.6 PIM-1@Tr?ger'sbase共混膜的气体分离性能表征
    3.7 PIM-1@Tr?ger'sbase共混膜抗塑化性能表征
    3.8 温度对PIM-1@Tr?gerbase共混膜的影响
    3.9 本章小结
第四章 PIM-Br@Tr?ger'sbase交联膜的制备及气体分离性能研究
    4.1 引言
    4.2 PIM-Br-30@Tr?ger'sbase交联膜的制备
    4.3 PIM-Br-30@Tr?ger'sbase交联膜形貌表征
    4.4 PIM-Br-30@Tr?ger'sbase交联膜XRD表征
    4.5 PIM-Br-30@Tr?ger'sbase交联膜气体分离性能表征
    4.6 交联膜与共混膜气体分离性能表征对比
    4.7 本章小结
第五章 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 建议
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3174787