【摘 要】
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由聚酰亚胺(PI)制备的气体分离膜通常具有高气体选择性,但是其低渗透性限制了它们的大规模工业应用.为实现PI膜分离气体性能的新突破,本文在一种新型的包含桥接双环乙基桥蒽(EA)基团和3,3二甲基联萘(DN)基团的高通量PI膜(PIM-PI-EA)的基础上引入高度刚性的三蝶烯(Trip)基团以及Tr(O)gers base(TB)基团到PI骨架,设计了三种新型的自有微孔聚酰亚胺(PIM-PI)膜：T
【机 构】
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华东理工大学化学系,上海,200237
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由聚酰亚胺(PI)制备的气体分离膜通常具有高气体选择性,但是其低渗透性限制了它们的大规模工业应用.为实现PI膜分离气体性能的新突破,本文在一种新型的包含桥接双环乙基桥蒽(EA)基团和3,3二甲基联萘(DN)基团的高通量PI膜(PIM-PI-EA)的基础上引入高度刚性的三蝶烯(Trip)基团以及Tr(O)gers base(TB)基团到PI骨架,设计了三种新型的自有微孔聚酰亚胺(PIM-PI)膜：Trip-PI-DN、EA-PI-TB和Trip-PI-TB.采用COMPASS力场进行全原子模拟,通过巨正则蒙特卡罗(GCMC)法、自由体积理论、溶解扩散模型研究PIM-PI膜的气体吸附、扩散、渗透性能.四种PIM-PIs的性能都超过2008罗宾逊上界.当采用刚性基团TB替代柔性的DN基团,PIM-PI膜的气体渗透分离性能得到了明显提高,其中Trip-PI-TB膜展示出最佳性能,是目前PIMs和PIM-PI膜材料相关报道中分离CO2/CH4和CO2/N2性能最佳的聚合物之一.通过本研究建立的全原子模型模拟方法可预测多孔膜的结构与性能,揭示了聚合物分子结构与膜结构性质及膜分离气体性能之间的关系,为合成高性能PI提供理论依据.
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