CO2分离膜塑化机制及抗塑化膜分子设计

塑化是CO2透过玻璃态聚合物时的一种典型作用。当CO2在聚合物中的浓度足够高时，会增加聚合物的自由体积和链段活动性发生塑化，导致气体分子更易透过膜，膜的分离系数下降。由于CO2的塑化现象通常会引起气体分离膜性能下降，应尽量抑制塑化。本课题从研究CO2在自制聚酰亚胺膜中的渗透规律入手，根据气体透过玻璃态聚合物的双吸附－双迁移模型，考察CO2在不同化学结构聚酰亚胺膜中的扩散系数、溶解度系数与压力的对应关系，得出CO2在聚酰亚胺膜中的塑化机理；并通过以下途径改善聚合物膜的抗CO2塑化性能：（1）从分子设计角度出发，将特定官能团引入聚合物分子链，调控CO2与聚合物分子间的耦合作用；（2）对聚合物膜进行热处理或光交联；（3）对分子链中含有活性基团的聚合物膜进行化学交联。研制出具有高渗透性和高选择性兼具抗CO2塑化能力的新型聚合物膜材料，采用该膜材料制备成平板膜或纺制成中空纤维，并组装成组件。