基于PI微球复合型全热交换膜的制备与性能研究

作者：罗伶萍; 王慧敏; 朱泰忠; 张良; 刘梦娇; 黄菲^*; 薛立新^*

来源：化工进展, 2023, 1-15.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0101

• 聚酰亚胺
• 分离
• 膜
• 界面
• 阻气
• 全热交换效率

聚酰亚胺(PI)是一类具备高热稳定性和化学稳定性的聚合物材料，已被广泛用于气体分离膜的制备。然而，当前将其作为新型有机填料的研究甚少，更没有应用在全热交换、新风系统领域的相关报道。因此，本工作采用对苯二胺(pPDA)和3，3’4，4’-二苯酮四甲酸二酐(BTDA)作为单体原料，通过水热法成功制备了具有片层结构的聚酰亚胺(PI)微球颗粒。通过界面聚合过程，将所制备的PI微球引入至聚酰胺(PA)分离层中，构建出一系列基于PI微球的PA复合型全热交换膜材料。深入探究了PI微球的添加方式(制膜工艺)和掺杂量对膜形貌、水接触角、表面粗糙度、CO2及水蒸气透过率、全热交换效率等重要特性的影响规律。研究结果表明，采用将PI微球均匀分散于均苯三甲酰氯(TMC)油相溶液中的制膜方法可确保粒子的负载与界面聚合反应同步进行，有效避免了颗粒堆叠和界面缺陷的问题。所制备的PI-PA-IV-2复合膜具有优异的透湿阻气性能，水蒸气透过量从原膜的1763.45g/(m2·24h)提升至1949.51g/(m2·24h)，CO2透过率从21.04GPU降至3.64GPU。与此同时，该膜拥有与商业纸膜相当的热交换效率(97.47%)和焓交换效率(71.41%)，为新型高效全热交换膜的制备提供可行方案。

• 单位
  浙江工业大学; 化学与材料工程学院; 温州大学