溴代及胺交联聚苯醚（PPO）膜的气体透过行为

对聚苯醚(PPO)进行了苯环溴代、甲基溴代以及胺交联,发现苯环溴代可提高O_2、N_2透过率(P),而选择性(α)基本不变。甲基溴代则相反,P降低、α有明显提高。调节两者比例可得到P、α兼优的O_2、N_2分离膜。甲基溴代后进一步胺交联可得到α更高、耐溶剂的膜材料。     

聚苯醚的溴化及其对富氧性能的影响

利用亲电反应及自由基反应分别对聚苯醚进行了不同程度的溴化。测定了不同温度下对O_2和N_2的透过率及相应的玻璃化转变温度和密度。发现苯环上的溴化有利于提高O_2和N_2的透过率,而选择性基本不变。甲基上的溴化大大提高了O_2、N_2的选择性,但透过率下降较多。苯环上溴含量与Tg呈很好的线性关系,密度亦随溴含量的增加而增加。透过率与温度的关系符合Arrhenius方程。溴化后的聚苯醚其透过活化能略有下降,并计算了溴化聚苯醚的摩尔自由体积和摩尔内聚能,发现其比值越大,O_2、N_2的透过率越大。     

由聚合物结构预测气体的透过性能

本文利用基团加和法,对20多种常见聚合物的自由体积和内聚能进行了计算。发现氧气和氮气在聚合物膜中的透过率与自由体积和内聚能的比值有直接关系。此比值越大,气体的透过率越大,透过率的对数与自由体积和内聚能的比值基本呈线性关系。据此,对未知聚合物可根据其化学结构,从已有的基团数据计算该比值,从而预测它对氧气和氮气的透过性能。