摘要
芳香族聚酰亚胺是一种具有刚性链结构和空间位阻结构的新型膜材料，聚酰亚胺膜与传统玻璃聚合物相比具有更好的渗透性和选择性，因此被广泛用于气体分离方面。超支化聚酰亚胺因其独特的支化结构往往被用来改善气体分离性能。目前，以三胺单体为基础合成的超支化聚酰亚胺已被广泛研究，以四胺单体为基础合成超支化聚酰亚胺虽然具有更高的支化度和更优异的气体分离性能，但四胺单体参与聚合更易形成不溶性网状结构并阻止聚合反应的进行。针对此问题，本文选取了多官能度的四胺单体参与低温缩聚反应，经过调节反应溶液的固含量和四胺单体的滴加速率合成出共聚型以及超支化型聚酰亚胺，探究了不同成膜方式（化学酰亚胺化法和热酰亚胺化法）所得的超支化共聚型聚酰亚胺膜的CO2/CH4气体分离性能以及共混型（线性/超支化）聚酰亚胺膜的CO2/CH4气体分离性能。主要内容如下： （1）以N,N,N’,N’-四（对氨基苯基）对苯二胺（NTPDA）、4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐（6FDA）和4,4’-二氨基二苯醚（ODA）为反应单体，通过调控反应溶液的固含量和四胺单体的滴加速率经化学酰亚胺化法制备了一系列超支化共聚聚酰亚胺膜（co-HBPIs），并对其CO2/CH4气体分离性能进行了研究。结果表明，在35℃、2bar条件下，四胺单体含量为7‰的膜（6FDA-ODA-7‰）具有更高的CO2/CH4理想选择性，达到85.78，较纯膜提升73%；另外，低温、高压和高沸点溶剂更有利于CO2和CH4的分离。 （2）以N,N,N’,N’-四（对氨基苯基）对苯二胺（NTPDA），4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐（6FDA）和4,4’-二氨基二苯醚（ODA）为反应单体，在较低固含量下合成超支化共聚聚酰胺酸（co-HBPAA），经热酰亚胺化法制备了一系列超支化共聚聚酰亚胺膜，并对其CO2/CH4气体分离性能进行了研究。结果表明，其气体分离性能打破了trade-off效应，其中，在35℃、2bar条件下，四胺单体含量为5‰的膜（T-6FDA-ODA-5‰）具有更高的CO2渗透系数和CO2/CH4理想选择性，分别为93.111barrer和37.61，分别较纯膜提升117.32%和78.5%。 （3）以N,N,N’,N’-四（对氨基苯基）对苯二胺（NTPDA）和4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐（6FDA）为反应单体，经化学酰亚胺化法制备了超支化聚酰亚胺，并将其与线性聚酰亚胺（6FDA-ODA）进行物理共混制备一系列共混膜，并对其CO2/CH4气体分离性能进行了研究。结果表明，在35℃、2bar条件下，超支化聚酰亚胺含量为4%的膜（6FDA-ODA/4%）具有更高的CO2渗透系数，达到50.547barrer，较纯膜提升115.42%。
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