基于金属配位作用制备高性能聚酰亚胺

通过分子结构设计合成了含金属配位交联网络的可溶性聚酰亚胺,由于Cu²⁺与聚酰亚胺侧链羧基之间的配位交联作用限制了聚酰亚胺分子链的运动,使材料的T_g得到显著提升.同时,由于Cu²⁺具有非球面对称的电子云结构,导致Cu²⁺在与有机配体配位时存在额外的晶体场稳定能（CFSE）以及较强JahnTeller效应（JTE）,使配位键能够在有机溶剂中稳定存在,极大地提高了薄膜的抗溶剂性能,制备的聚酰亚胺膜在DMF、DMAc等强极性溶剂中室温下浸泡48 h后质量残留率仍可高达80%.此外,在聚酰亚胺分子结构中引入金属离子配位作用使其力学性能明显提升,拉伸强度从93 MPa提高到128 MPa.研究结果为开发高性能可溶性聚酰亚胺材料提供新途径.     

含聚醚链段聚酰亚胺膜的制备及气体分离性能

利用均苯四甲酸二酐（PMDA）与4,4’-二氨基二苯醚（ODA）和聚醚胺（PPO, Mn～2000）共聚合,合成聚酰胺酸前驱体,经热处理得到一系列含PPO链段的聚酰亚胺薄膜.研究了PPO链段的引入对薄膜结构及气体分离性能的影响.结果表明,在芳香族聚酰亚胺中引入柔性链段PPO有利于气体分子的传输.得益于PPO链段在分离膜内部形成的微相分离结构,气体分子在分离膜内的扩散系数随PPO含量的增加显著提升.当PPO含量为65 wt%时,PPO链段在分离膜内仍呈现非晶相,CO₂渗透系数高达131.61 Barrer,比PMDA/ODA均聚聚酰亚胺薄膜提高22倍.同时,得益于聚醚链段对CO₂独特的亲和作用,随着PPO含量的提高,分离膜对CO₂/N₂的分离系数由18.77提高至30.12.结果表明PPO链段的引入对于调控聚酰亚胺膜的结构和气体分离性能具有重要作用.