随着社会对清洁能源的需求和温室气体排放的控制,气体分离膜技术得到了迅速的发展。由于优良的加工性能和较低的价格,聚合物膜占据了气体分离膜市场的主要份额。但聚合物膜在处理高压CO2和其它高溶解性气体时会产生塑化现象,导致膜的选择性大幅下降;在长时间运行过程中由于物理老化现象,膜的渗透性逐渐下降。自具微孔聚合物(PIMs)是一种适合应用于气体分离的材料。它的高自由体积和贯通的微孔结构使PIMs膜的气体渗透率是商业气体膜材料的100倍以上。PIMs的一种,朝格尔碱(TB)杂环聚合物,因刚性扭曲的主链结构体现出更好的气体分离性能。本论文以TB聚合物为基础,通过引入羧基官能团后通过热引发脱羧交联反应,得到了耐CO2致塑化的高性能气体分离膜材料。通过研究脱羧交联过程中的TB聚合物的物理/化学性能、交联结构的变化,对热处理条件进行了优化。最终总结了先驱体结构对脱羧交联反应的影响机理。本论文首先合成了 2,6(7)-二氨基三蝶烯和6(7),10(11)-二氨基三蝶烯-2-甲酸。通过调整两种单体的比例合成了一系列羧基TB-PIMs聚合物。羧基 TB-PIMs 的 H2 渗透性高达 5000-7000 barrer,其 H2/N2,CO2/CH4,O2/N2的气体分离性能超过了 Robeson2008 upperbond。在热交联处理后,聚合物膜的气体渗透性随热处理温度的上升而提高,但膜的气体选择性略有下降。当热处理温度在375℃以下,气体分离性能仍在2008 upper bond之上。当热处理条件为350℃,2h时,TB-PIMs在30 bar的CO2压力下仍未发生塑化,且CO2渗透系数超过8000 barrer。但经325℃热处理2h后,聚合物的CO2渗透性虽然也超过8000 barrer,但在当CO2压力高于20 bar时,聚合物被塑化。通过分子模拟结合实验验证,本论文发现羧基与苯环连接的键能、羧基在聚合物链中所处的空间位置对热脱羧交联反应的发生有显著的影响。将羧基暴露在聚合物主链的外侧,将有利于脱羧交联反应在较低的温度下发生。