膜科学与技术

共聚聚酰亚胺热重排改性薄膜制备及气体分离性能

作者：邹永兰，贾宏葛，徐蕊，赵士君，周俊康

单位：齐齐哈尔大学 1.化学与化学工程学院，2.材料科学与工程学院，齐齐哈尔 161000

关键词：硅烷化；共聚；聚酰亚胺；热重排；气体分离膜

出版年,卷(期):页码： 2023,43(3):87-93

摘要：

采用二胺2，2-二（3-氨基-4-羟基苯基）六氟丙烷（APAF）经硅烷化后与4，4-二氨基二苯醚以7:3，5:5，3:7三个摩尔比和二酐4,4’-（六氟异丙烯）二酞酸酐进行共聚，通过化学亚胺化后得到溶解性好、相对分子质量高、成膜性好的3组共聚聚酰亚胺膜；经过350 ℃～400 ℃热处理后，得到不同的热重排改性膜，采用FT-IR光谱等手段进行表征。结果表明，所合成的硅烷化聚酰亚胺随着共聚的APAF含量的增加对CO2/CH4的选择性得到提升；而随着热处理温度的升高，其CO2的渗透系数增加，CO2/CH4的气体选择性提高。噁唑环的转化使得聚合物分子链刚性增强，从而达到改善膜的气体分离性能。400℃热处理下得到的热重排（7:3）膜CO2的渗透系数相较于前驱体膜，从32.82 Barrer提升到275.62 Barrer，提高了8.4倍，热重排后的膜对CO2/CH4的气体分离性能超过2008年Robeson上限。

Diamine 2, 2-bis (3-amino-4-hydroxy-phenyl) hexafluoropropane (APAF) was silanized and then copolymerized with 4, 4-diaminodiphenyl ether in three molar ratios of 7:3, 5:5, 3:7 and anhydride 4,4 '-(hexafluoroisopropene) diphthalic acid. After chemical imiination, high molecular weight copolyimide membranes with good solubility was obtained. After heat treatment at 350 ℃-400 ℃, different degrees of thermally rearranged modified membranes were obtained. FT-IR spectra proved that copolyimide and thermally rearranged modified membranes were successfully prepared. The results showed that the selectivity of CO2/CH4 increased with the increase of APAF content of silanized polyimide. As the temperature of thermal rearrangement increases, the permeability coefficient of CO2 increases, and the gas selectivity of CO2/CH4 increases. It can be seen that the transformation of oxazole ring enhances the rigidity of the molecular chain and thus improves the gas separation performance of the membrane. The permeability coefficient of CO2 in the 400℃ thermal rearrangement (7:3) membrane increased by 8.4 times from 32.82 Barrer to 275.62 Barrer, and the gas separation performance of CO2/CH4 in the membrane after thermally rearranged exceeded the upper bound of Robeson in 2008.

邹永兰（1997-），女，广东省揭阳市人，硕士研究生，主要研究方向：热重排改性聚酰亚胺气体分离膜。E-mail：zouyonglan1997@163.com

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