磺化自聚微孔聚酰亚胺的制备及磺化度对其气体分离性能的影响

作者：刘清潭; 储家琛; 李建新; 马小华^*

来源：膜科学与技术, 2023, 43(03): 1-7.

DOI：10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2023.03.001

• 磺酸化
• 气体分离膜
• 聚酰亚胺
• CO2/CH4分离

研究了-SO3H基团的引入和不同磺化度对微孔聚酰亚胺气体分离膜的影响.区别于后磺化法，采用一步法使磺化单体2, 4, 6-三甲基二氨基苯磺酸(TrMSA)和非磺化单体2, 4, 6-三甲基-间苯二胺(DAM)与六氟二酐(6FDA)直接缩聚得到磺化聚酰亚胺(SPI),通过控制TrMSA和DAM的比例得到磺化度分别为25%,50%,75%与100%的聚合物.使用FTIR、XRD、TGA、BET和气体渗透仪等手段研究不同磺化聚酰亚胺薄膜的化学结构、链段堆积结构、热性能、比表面和气体分离性能.结果显示，引入的-SO3H通过增强链间相互作用力，使得聚合物比表面积减小，以及链间距逐渐降低为0.57、0.52、0.47和0.42 nm,所有气体的渗透性均随磺化度的升高而下降，然而CO2/CH4选择性在扩散系数的主导下则逐渐上升.当磺化度为75%时，磺化聚酰亚胺CO2的透过率达到107 Barrer, CO2/CH4选择性为47.8,在压力高达2 MPa时仍保持在45,证明所制备聚合物具有良好的抗塑化和气体分离性能.

• 单位
  天津工业大学