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气体膜分离技术是目前受到广泛关注的“绿色技术”,具有分离效率高、操作简单、能耗低、设备紧凑等特点,广泛应用于石油、冶炼、天然气、合成氨等领域中。分离膜是气体膜分离技术的核心,已经开发的分离膜材料有聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、乙酸纤维素(CA)、聚砜(PS)等,但普遍存在渗透性低、选择性差或热稳定性差等问题,因此研究开发高性价比的新型气体分离膜材料成为目前的研究热点。聚芳醚酮是一种耐高温热塑性特种工程塑料,力学性能、化学稳定性、热稳定性等综合性能优异。磺化聚芳醚酮不仅保持了优异的综合性能,同时改善了渗透性能和分离性能,因此得到广泛应用。本文以杂萘联苯聚醚酮(PPEK)和聚醚醚酮(PEEK)为原料,分别对进行磺化改性,制备了离子交换容量(IEC)不同的磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK)和磺化聚醚醚酮(SPEEK).通过1H-NMR和FT-IR对聚合物进行结构表征,分析表明磺酸基团成功引入到两类聚合物中。SPPEK及SPEEK在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)等溶剂中均具有良好的溶解性,并且具有较高的热稳定性。通过溶液浇铸法,分别将SPPEK和SPEEK刮制成膜,考察了SPPEK均质膜和SPEEK均质膜的机械性能、吸水率、溶胀率、水合数和动态接触角。随着IEC的增大,两类膜的拉伸强度和动态接触角呈下降趋势,吸水率、溶胀率和水合数呈上升趋势。SPPEK膜的拉伸强度介于93.6 MPa-96.7 MPa之间,动态接触角初始值介于64.36-84.86°之间,吸水率介于20.1%-42.5%之间。结果表明,当IEC相近时,SPPEK膜的拉伸强度、吸水率、溶胀率、水合数均高于对应的SPEEK膜,动态接触角低于对应的SPEEK膜。考察了IEC和温度对SPPEK膜及SPEEK膜的水蒸气渗透速率(WVP)的影响。结果表明,在相同温度下,两类均质膜的水蒸气渗透速率均随IEC的提高而增大,SPPEK膜在38℃下的水蒸气透过速率介于2.94×10-3g·h-1·cm-2～4.32×10-3g·h-1·cm -2之间。当IEC相近时,SPPEK均质膜的水蒸气渗透速率是SPEEK均质膜的1.13倍～1.35倍。此外,SPPEK膜及SPEEK膜的水蒸气渗透速率均随温度的提高而增大,存在温度依赖性,符合Arrhenius方程。考察了IEC和压力对SPPEK膜及SPEEK膜的N2及O2渗透系数的影响。结果表明,在相同压力下,两类均质膜的N2及O2渗透系数均随IEC的提高而减小,SPPEK膜在0.8MPa下的N2渗透系数介于0.31 Barrer-2.46 Barrer,O2渗透系数介于1.82Barrer-15.07 Barrer。当IEC相近时,SPPEK膜的气体渗透系数是SPEEK膜的1.31倍以上。此外,在相同条件下,02的渗透系数均高于N2的渗透系数。当压力从0.6MPa增加到1.2MPa时,N2及02渗透系数呈下降趋势。SPPEK膜和SPEEK膜的02/N2分离系数均随IEC的提高而增大,随压力的升高略有下降。