二酐结构与分离特性的探究

一般来讲，由刚性二酐合成的聚合物分子具有较大的刚性，分子链堆砌不够紧密，具有较大的自由体积，因此具备较好的气体渗透性。同时，具有刚性分子链的聚合物的玻璃化转变温度和内聚能密度都比较高，因此也具有较高的气体选择性，在高温的条件下，仍具有较高的分离系数。例如，均苯型聚酰亚胺的透气性要好于联苯型和二苯酮型聚酰亚胺，但均苯型聚合物往往具有较差的溶解性能，从而影响其加工性，限制了其在中空纤维膜方面的应用。柔性基团的引入会使聚酰亚胺的链段活动增大，具有较好的气体渗透性，但透气选择性相对较差［4］。

当二胺为ODA 或MDA 时，所使用的双环型二酐对聚酰亚胺渗透性有较大影响，其渗透性大小顺序为：BPDA ＜BTDA ＜ODPA=TDPA ＜DSDA＜SiDA ＜6FDA，而选择性的大小顺序则相反。多环型二酐聚酰亚胺透气性的大小顺序为：DEsDA ＜HQDPA ＜BPADA，透气选择性的大小顺序却与此相反。DEsDA 型聚酰亚胺的透气性极低，不能用作分离膜材料，而是性能优异的阻透气包装材料。BPDA 型聚酰亚胺的透气性也很低，但其透气选择性极高，通过共聚改性或引入—、三蝶烯［8］、聚醚［9］、叔丁 基［10］、Trger’s base（TB）［11］等基团，使聚合物分子链发生扭曲，增加自由体积，提高分子空间位阻，可明显提高气体的透过性。且可获得比较均衡的气体分离性能，6FDA 和SiDA 型聚酰亚胺具有很高的透气性和较高的CO2/CH4 及O2/N2 选择性及良好的溶解性［12］。(www.xing528.com)

此外，异构化二酐对聚酰亚胺的气体分离性能也有很大的影响。由3，3′-联苯二酐合成的聚酰亚胺比由4，4′-联苯二酐合成的聚酰亚胺具有较高的气体扩散系数和较低的气体扩散选择性，而与气体溶解系数及气体溶解选择性的关系较小，说明由异构化二酐合成的聚酰亚胺气体分离性能的差异主要是由自由体积及其分布所决定的。