本征型聚酰亞胺膜氣體分離性能的研究進(jìn)展

陳郁芬 劉學(xué)遠(yuǎn) 李慧鵬 吳 迪 黃 杰 譚井華 劉亦武

湖南工業(yè)大學(xué) 包裝與材料工程學(xué)院 先進(jìn)包裝材料與技術(shù)湖南省 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖南 株洲 412007

包裝是以保護(hù)產(chǎn)品、方便儲(chǔ)運(yùn)為目的的一種技術(shù)。包裝內(nèi)環(huán)境氣體氛圍對(duì)產(chǎn)品性能有重要影響，選擇合適的包裝材料對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行封裝，并合理調(diào)控其內(nèi)環(huán)境氣體氛圍，可以達(dá)到延長產(chǎn)品的儲(chǔ)存時(shí)間與使用壽命的目的。為了取得更高效的氣體氛圍控制效果，包裝膜材料需對(duì)混合氣體中的特定氣體表現(xiàn)出優(yōu)異的分離性能[1]。然而由于“trade off”效應(yīng)，聚合物膜無法同時(shí)具備高滲透性和高選擇性，L.M.Robeson 在 1991 年對(duì)“trade off”效應(yīng)驗(yàn)證了經(jīng)驗(yàn)上限[2]，并于2008年更新了上限（以下簡(jiǎn)稱Robeson 上限）[3]。

為了實(shí)現(xiàn)更高效的分離，研究者們?nèi)栽趯で笮阅芨鼉?yōu)異的膜材料。雖然目前發(fā)現(xiàn)了許多聚合物可用作氣體分離膜材料，但被成功商業(yè)化的也只有少數(shù)，其中包括橡膠狀聚合物如聚二甲基硅氧烷以及玻璃狀聚合物，如聚砜、聚苯醚和聚酰亞胺（polyimide，PI）。由于PI分子具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，使得PI薄膜可兼具良好的滲透性和選擇性，其在氣體分離中展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景[4]。

PI是一類主鏈上含酰亞胺環(huán)的高性能聚合物，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性[5-6]、耐輻射性[7]、機(jī)械性能[8]以及結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)[9]等特點(diǎn)，其主要由二胺與二酐單體經(jīng)縮合聚合而成（如圖1），且二胺和二酐單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)是影響PI性能的關(guān)鍵因素。PI氣體分離膜按結(jié)構(gòu)可分為致密膜與微孔膜兩大類。故文章綜述了通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)PI致密膜與PI微孔膜氣體分離性能調(diào)控的研究進(jìn)展，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

圖1 “二步法”合成聚酰亞胺的路線Fig.1 "Two-step" synthesis route of polyimides

1 聚酰亞胺致密膜氣體分離性能研究現(xiàn)狀

二胺和二酐單體上取代基團(tuán)的不同，使得PI的結(jié)構(gòu)能變換多樣，PI結(jié)構(gòu)上取代基的大小、數(shù)量、位置以及類型對(duì)于PI本身物理化學(xué)性質(zhì)具有顯著影響，進(jìn)而會(huì)影響其氣體分離性能。傳統(tǒng)的PI膜存在氣體滲透性較低、抗塑性較差和自由體積較小等缺點(diǎn)。對(duì)PI膜進(jìn)行合理的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有更穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)和優(yōu)異的氣體分離性能，這可獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及生態(tài)效益。目前，常用的方法是在PI中引入大側(cè)基、含氟基團(tuán)，對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)和官能化改性等[10-11]。

1.1 含大側(cè)基的聚酰亞胺氣體分離膜

合理的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以緩解“trade off”效應(yīng)。在PI分子鏈中引入較大的剛性側(cè)基，增大分子鏈間距，從而增大其自由體積和提高自由體積分?jǐn)?shù)（fractional free volume，F(xiàn)FV），剛性結(jié)構(gòu)限制分子鏈運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改善PI膜的氣體分離性能[12]。目前，常引入的大側(cè)基有叔丁基[13-14]、長烷基鏈[15-16]和苯基[17]等。D.Plaza-Lozano等[18]采用了一種含螺環(huán)碳和金剛烷的二胺單體（spiro-(adamantane-2, 9'(2',7'-diamino)-fluorene)，SADAF，結(jié)構(gòu)式見圖2）與 2, 2'- 雙 (3, 4- 二羧酸)六氟丙烷二酐單體（4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride，6FDA）反應(yīng)，制備了一種新型PI。通過改變分子結(jié)構(gòu)，增加大分子骨架的剛性，PI膜的氣體選擇性得到改善，這種分子鏈堆砌疏松且高剛性的結(jié)構(gòu)能使PI膜同時(shí)具備優(yōu)良的氣體滲透性與選擇性。C.álvarez 等[19]用均苯四甲酸二酐(1, 2, 4,5-benzenetetracarboxylic anhydride, PMDA)與 5, 7- 二氨基 -1, 1, 4, 6- 四甲基吲哚烷（5, 7-diamino-1, 1, 4,6-tetramethylindane，TMID，結(jié)構(gòu)式見圖3）制備了新型PI。引入的二甲基環(huán)戊烷基團(tuán)使分子鏈剛性增強(qiáng)，聚合物的自由體積增大，從而氣體滲透性也顯著提升。

圖2 二胺單體SADAF結(jié)構(gòu)式Fig.2 Structural formula of SADAF diamine monomer

圖3 二胺單體TMID結(jié)構(gòu)式Fig.3 Structural formula of TMID diamine monomer

1.2 含氟基團(tuán)的聚酰亞胺氣體分離膜

氟元素具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如電負(fù)性大、極低的摩爾極化率等。引入氟元素會(huì)使PI分子鏈間距增大，分子間作用力減小，分子鏈柔性變好。大量研究表明，含氟基團(tuán)的引入會(huì)使PI的氣體滲透性提高，同時(shí)又能保持良好的選擇性。6FDA型PI被認(rèn)為是氣體滲透性較好的一種氣體分離膜材料[20-22]。K.Tanaka等[23]系統(tǒng)研究了氟化對(duì)PI膜滲透性和氣體選擇性的影響，測(cè)量了一系列氟化與非氟化PI的氣體滲透系數(shù)和溶解度。結(jié)果表明，含氟量較高的PI具有較低的鏈堆積密度和較高的滲透性。含三氟甲基（—CF3）的PI因其極好的溶解性、低介電常數(shù)和較好的力學(xué)性能等越來越受到研究者們的關(guān)注[24-25]。牛紅超[8]基于新型二胺單體4-(2, 6-雙(4-(三氟甲基)苯基)吡啶)苯基3, 5-二氨基苯甲酸酯制備了一類含—CF3基團(tuán)和大側(cè)基結(jié)構(gòu)的PI，其O2滲透系數(shù)為2.794 barrer，明顯大于不含氟的PI，其原因是引入較大的—CF3基團(tuán)增加了PI的空間位阻，減小了分子間作用力，使分子鏈堆積密度降低，自由體積增大，從而薄膜的滲透性會(huì)提升。

1.3 基于交聯(lián)方法制備聚酰亞胺氣體分離膜

交聯(lián)可以通過輻射（紫外線、離子束等）、熱誘導(dǎo)交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)實(shí)現(xiàn)[26]。其中紫外輻射交聯(lián)通常是利用紫外線照射含特殊活性基團(tuán)（羰基、苯甲酮基團(tuán)）的PI膜，引發(fā)活性基團(tuán)交聯(lián)形成共價(jià)鍵或氫鍵；熱誘導(dǎo)交聯(lián)通常需要在PI中預(yù)先引入活性的基團(tuán)（—OH、—COOH），在高溫作用下相鄰兩個(gè)—OH或—COOH脫水形成醚鍵或酸酐，從而發(fā)生交聯(lián)；化學(xué)交聯(lián)則是通過在PI分子間形成共價(jià)鍵或氫鍵進(jìn)行交聯(lián)，也可通過引入交聯(lián)劑達(dá)到交聯(lián)目的[27]。部分交聯(lián)PI的氣體滲透性與選擇性的關(guān)系甚至高于Robeson上限。

H.Kita 等[28]對(duì) 6FDA/BTDA（3, 3', 4, 4'- benzophenone tetracarboxylic dianhydride）-TMPD（2, 4,6-trimethyl-1, 3-phenylene diamine）（結(jié)構(gòu)式見圖 4）共聚物進(jìn)行紫外輻射交聯(lián)，并研究紫外輻射交聯(lián)對(duì)氣體滲透性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，紫外輻射后氣體滲透性顯著降低，但選擇性增加，隨著照射時(shí)間的延長，氣體滲透率進(jìn)一步下降。這說明紫外輻射交聯(lián)主要是提高PI膜的氣體選擇性，對(duì)氣體滲透性改善并不明顯[29-31]。Chung T.S.等[32]報(bào)道了各種線性二胺單體（包括對(duì)苯二胺單體（p-phenylenediamine，PDA）、乙二胺單體 （ethylenediamine，EDA）、2-二叔丁基磷-2-(N, N-二甲氨基)聯(lián)苯（butane-1,4-diamine，BuDA））交聯(lián)改性對(duì)6FDA-durene分離性能的影響。反應(yīng)過程是將PI薄膜浸于二胺單體的甲醇溶液中，在甲醇作用下PI薄膜發(fā)生溶脹[33]，聚合物中的酰亞胺基與二胺單體中的氨基反應(yīng)形成酰胺基，最終形成了聚合物分子鏈間的交聯(lián)反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)被二胺單體交聯(lián)后的PI膜，其H2/CO2分離性能[32]（見圖5）均超過1991年Robeson上限，這是因?yàn)楫?dāng)PI交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)后，鏈段的活動(dòng)性降低，致使氣體選擇性提高，氣體滲透性損失不大。Liu Z.Y.等[34]合成了一系列含羧酸的熱交聯(lián)6FDA基PI，并在高于或低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）下對(duì)其進(jìn)行脫羧交聯(lián)，研究交聯(lián)溫度對(duì)交聯(lián)PI膜氣體分離性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，不僅化學(xué)結(jié)構(gòu)能影響交聯(lián)PI膜的氣體滲透性，交聯(lián)溫度略高于Tg也能使氣體滲透性顯著增加。隨后Shao L.等[35]又對(duì)6FDA-durene分別采用氣相與液相兩種方法進(jìn)行交聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)溶脹現(xiàn)象對(duì)動(dòng)力學(xué)直徑較小的氣體分子的滲透性能影響較大，并且氣相交聯(lián)相比液相交聯(lián)在反應(yīng)過程中更易控制。

圖4 6FDA/BTDA-TMPD結(jié)構(gòu)式Fig.4 Structural formula of 6FDA/BTDA-TMPD

圖5 6FDA-durene衍生膜的H2/CO2理想氣體分離特性Fig.5 H2/CO2 ideal gas separation characteristics of 6FDA-durene derived membranes

1.4 含官能基團(tuán)的聚酰亞胺氣體分離膜

對(duì)二胺單體進(jìn)行官能化，引入的官能團(tuán)有—OH、—COOH和鹵素[36]等，可進(jìn)一步提高PI薄膜的氣體分離性能。M.A.Abdulhamid 等[37-38]以 6FDA 與2, 4, 6- 三甲基間苯二胺單體（2, 4, 6-trimethyl-1, 3-phenylenediamine，TrMPD）為基礎(chǔ)，對(duì)二胺單體分別引入了—COOH與—SO3H官能基團(tuán)，所得聚合物的結(jié)構(gòu)式如圖6所示。研究發(fā)現(xiàn)，—COOH基團(tuán)與—SO3H基團(tuán)的存在會(huì)使PI分子鏈產(chǎn)生氫鍵，使自由體積減小，導(dǎo)致鏈結(jié)構(gòu)更加緊密，從而提高PI薄膜的氣體選擇性。而—SO3H基團(tuán)的存在會(huì)誘導(dǎo)更強(qiáng)的氫鍵，因此含—SO3H基團(tuán)的PI膜比含—COOH基團(tuán)PI膜的分子鏈更緊密，選擇性更優(yōu)異。為了研究官能化基團(tuán)對(duì)氣體滲透性能的影響，2016年 N.Alaslai等[39]在 6FDA-mPDA（間苯二胺單體，m-phenylenediamine）基礎(chǔ)上引入不同數(shù)量的—OH，制備成了6FDA-DAP（二氨基苯酚，2, 4-diaminophenol dihydrochloride） 和 6FDADAR（二氨基間苯二酚，4, 6-diaminoresorcinol dihydrochloride），三者的結(jié)構(gòu)式分別如圖7所示。

圖 6 6FDA-TrMSA 和 6FDA-TrMCA 結(jié)構(gòu)式Fig.6 Structural formula of 6FDA-TrMSA and 6FDA-TrMCA

圖7 6FDA-mPDA, 6FDA-DAP和6FDA-DAR結(jié)構(gòu)式Fig.7 Structural formula of 6FDA-mPDA, 6FDA-DAP and 6FDA-DAR

上述不同PI薄膜的滲透性及理想選擇性如表1所示。由表1可知，在6FDA-mPDA中引入—OH基團(tuán)得到的6FDA-DAP、6FDA-DAR的氣體滲透系數(shù)及理想分離因子明顯減小，因此—OH基團(tuán)的引入可以提高氣體選擇性，且隨著—OH基團(tuán)含量的增加氣體選擇性不斷提升，同時(shí)氣體滲透率損失不大。

表1 PIs的滲透性和理想選擇性Table 1 Gas permeability and ideal selectivity of PIs

綜上所述，對(duì)PI膜進(jìn)行合理的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠改善其氣體滲透性與選擇性。但在一些要求高氣體滲透性的應(yīng)用領(lǐng)域，致密膜由于自由體積小、氣體滲透系數(shù)偏低，故而無法滿足高氣體滲透性能的要求。因此，也有大量研究者開發(fā)PI微孔膜，以滿足較高氣體滲透性的應(yīng)用需求。

2 聚酰亞胺微孔膜氣體分離性能研究現(xiàn)狀

為了進(jìn)一步提高PI膜的氣體滲透性能，研究者們通過設(shè)計(jì)合成含剛性扭曲結(jié)構(gòu)的二胺或二酐單體，賦予PI微孔結(jié)構(gòu)，制備PI微孔膜材料，以提高PI的自由體積，增強(qiáng)主鏈的剛性，進(jìn)而提高氣體滲透性。常見的剛性扭曲結(jié)構(gòu)有特勒格堿基（Tro? ger’s base，TB）、三蝶烯（triptycene，Trip）和螺二茚滿（3, 3, 3＇,3＇-tetramethylspirobisindane-6, 7, 6＇, 7＇-tetra-carboxylic dianhydride，SBI）等[40-44]，結(jié)構(gòu)式如圖8所示。

圖8 剛性單元的結(jié)構(gòu)式Fig.8 Structural formula of rigid units

由圖8可知，TB結(jié)構(gòu)是梯形的橋雙環(huán)胺結(jié)構(gòu)，二面角為112°；Trip結(jié)構(gòu)是三重對(duì)稱性的槳狀結(jié)構(gòu)，所以Trip及其衍生物都很穩(wěn)定，Trip對(duì)分子扭曲或變形有很高的能量屏障，芳香環(huán)之間的夾角接近120°；SBI結(jié)構(gòu)具有高剛性且空間扭曲的特征，可賦予材料豐富的微孔結(jié)構(gòu)。本文將主要介紹含TB、Trip和SBI結(jié)構(gòu)的PI氣體分離性能研究進(jìn)展。

2.1 含TB結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺氣體分離膜

將TB結(jié)構(gòu)引入PI分子鏈中，會(huì)阻礙PI的鏈段堆積，從而產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)。相較于其他立體結(jié)構(gòu)單元，TB結(jié)構(gòu)的剛性賦予了聚合物更好的滲透性[45]。Zhuang Y.B.等[46-48]將 TB 結(jié)構(gòu)引入 PI主鏈上，得到系列PI-TB微孔（其中兩種微孔的結(jié)構(gòu)式見圖9）。研究結(jié)果表明，兩種含6FDA的PI-TB對(duì)H2/CH4選擇性已經(jīng)略高于2008年更新的Robeson上限。Ma X.H.等[49]通過在TB結(jié)構(gòu)上官能化引入—OH基團(tuán)，制備了一種新的二胺單體（1, 7-diamino-6H, 12H-5,11-methanodibenzo[1, 5]diazocine-2, 8-diol，HTB），并與6FDA合成了PIM-PIs（結(jié)構(gòu)式見圖10）。一般來說，引入—OH時(shí)雖然會(huì)提高氣體選擇性，但滲透性也會(huì)有所降低，而PIM的微孔結(jié)構(gòu)使PI在選擇性提高的同時(shí)也保持了較高的滲透性。為了進(jìn)一步提高氣體滲透性，Hu X.F.等[50]在TB結(jié)構(gòu)上引入取代基，合成了兩種含TB結(jié)構(gòu)的新型PI（Bio-TBPI-1、Bio-TBPI-2，結(jié)構(gòu)式見圖11）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Bio-TBPI較大的自由體積分?jǐn)?shù)是自身的剛性、二胺單體中心的取代基和TB結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致聚合物鏈結(jié)構(gòu)扭曲；且含有芴結(jié)構(gòu)Bio-TBPI-2相較于Bio-TBPI-1，顯示出更好的氣體滲透性。

圖9 PI-TB結(jié)構(gòu)式Fig.9 Structural formula of PI-TB

圖10 6FDA-HTB結(jié)構(gòu)式Fig.10 Structural formula of 6FDA-HTB

圖11 Bio-TBPI-1和Bio-TBPI-2結(jié)構(gòu)式Fig.11 Structural formula of Bio-TBPI-1 and Bio-TBPI-2

2.2 含Trip結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺氣體分離膜

Trip結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)聚合物剛性，并在環(huán)之間的縫隙中形成空隙，從而提高聚合物的自由體積[51-53]。N.Alaslai等[54]合成了含Trip結(jié)構(gòu)的9, 10-二異丙基三聯(lián)烯二酐單體（9, 10-diisopropyl-triptycenebased dianhydride，TPDA），并與mPDA制備了一種新型自具微孔的PI（PIM-PI）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Trip結(jié)構(gòu)的引入，使聚合物的自由體積增大，提升PIM-PI的氣體滲透性，其中H2和CO2的滲透系數(shù)分別達(dá)到 431 barrer和 349 barrer，CO2/CH4與H2/CH4選擇性也達(dá)到 32和 39。隨后，B.Ghanem等[43]將含二甲基（dimethyl，TDA1）和二異丙基（diisopropyl，TDAi3）橋頭基團(tuán)的新型三蝶烯基的二酐單體分別與高空間位阻的商業(yè)化二胺單體3, 3'-二甲基萘二胺（3, 3'-dimethylnaphthidine，DMN）制備了兩種本征型微孔PI（TDA1-DMN和TDAi3-DMN，結(jié)構(gòu)式見圖12）。Hu X.F.等[55]合成了一種新型二酐單體3, 3'-二叔丁基-2, 2'-二甲氧基 -[1, 1'- 聯(lián)萘]-6, 6', 7, 7'- 四羧酸二酐（3, 3'-ditert-butyl-2, 2'-dimethoxy-[1, 1'-inaphthalene]- 6, 6', 7,7'-tetracarboxylic dianhydride，TNTDA，結(jié)構(gòu)式見圖13），并與兩種分別含有Trip與TB結(jié)構(gòu)二胺單體（DAT（2, 6-diaminotriptycene）和 TBDA1，結(jié)構(gòu)式見圖13）高溫聚合得到了本征型PIM-PIs。

圖 12 TPDA , TDA1-DMN 和 TDAi3-DMN 結(jié)構(gòu)式Fig.12 Structural formula of TPDA, TDA1-DMN and TDAi3-DMN

圖 13 TNTDA, TBDA1 和DAT 的結(jié)構(gòu)式Fig.13 Structural formula of TNTDA, TBDA1 and DAT

2.3 含SBI結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺氣體分離膜

SBI結(jié)構(gòu)具有高剛性且空間扭曲的特征，會(huì)賦予PI豐富的微孔結(jié)構(gòu)，極大地提高PI膜的氣體滲透性。Yong W.F.等[56]將 Matrimid?5218 與含 SBI結(jié)構(gòu)的PIM-1按不同比例共混（Matrimid?5218和PIM-1的結(jié)構(gòu)式見圖14）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著SBI含量的增加，共混物的透氣性也隨之增加，這是因?yàn)镾BI含量的增加，使得分子鏈堆砌疏松，增大了共混物的自由體積，提高了氣體滲透性，并且共混物的滲透率保持在原始基質(zhì)（P84）與PIM-1膜的滲透率范圍內(nèi)。Ji W.H.等[57]設(shè)計(jì)了一種剛性較強(qiáng)的微孔PIM-PI-1（結(jié)構(gòu)式見圖15），并在亞室溫環(huán)境下（-30～30 ℃）研究其氣體分離性能。研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的降低雖然氣體滲透率大幅降低，但氣體理想選擇性顯著增加。這是因?yàn)镻IM-PI-1孔隙率較大且剛性較強(qiáng)，當(dāng)溫度降低時(shí)，氣體滲透率下降，小直徑氣體分子仍能通過，大氣體分子無法通過，致使氣體選擇性增大。

圖 14 PIM-1 和 Matrimid? 5218 結(jié)構(gòu)式Fig.14 Structural formula of PIM-1 and Matrimid? 5218

圖15 PIM-PI-1化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.15 Structural formula of PIM-PI-1

表2為文獻(xiàn)中報(bào)道的一些PIM-PIs的滲透性與理想選擇性數(shù)據(jù)。由表2可知，含TB結(jié)構(gòu)的6FDAHTB的H2/CH4選擇性高達(dá)181，CO2/CH4選擇也達(dá)到了73。特別地，6FDA-HTB是目前報(bào)道的對(duì)CO2/CH4選擇性較高的含—OH官能化PIM-PI。含Trip結(jié)構(gòu)的兩種TDA-DMN均表現(xiàn)出非常高的氣體滲透率和較好的選擇性，但TDA1-DMN的O2滲透率為783 barrer，O2/N2選擇性為4.3，這與TDAi3-DMN相比表現(xiàn)出更高的滲透性和略高的選擇性。由此說明，引入剛性扭曲結(jié)構(gòu)，可以有效提高氣體滲透性能。在二酐單體相同的前提下，含有Trip結(jié)構(gòu)的TNTDADAT比含有TB結(jié)構(gòu)的TNTDA-TBDA1擁有更大的自由體積，氣體滲透性更好且選擇性也相差不大，這是由于Trip內(nèi)部部分自由體積對(duì)氣體進(jìn)行了篩分，相對(duì)于TB結(jié)構(gòu)，Trip結(jié)構(gòu)對(duì)直徑差異較大的氣體的分離效果更好。

表2 PIM-PIs的滲透性和理想選擇性Table 2 Gas permeability and ideal selectivity of PIM-PIs

綜上所述，通過引入剛性扭曲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含有剛性鏈段的PI，增加了PI的自由體積，進(jìn)而提高了PI膜的氣體滲透性，但一般會(huì)降低其氣體選擇性。所以，設(shè)計(jì)合成出特定的結(jié)構(gòu)引入PI中，使得PI同時(shí)獲得高氣體滲透性和高選擇性將會(huì)是未來的研究趨勢(shì)。

3 展望

近年來，本征型PI膜的氣體分離性能研究取得了重大進(jìn)展。PI分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化對(duì)氣體滲透性會(huì)產(chǎn)生較大影響，因此，建立PI的化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和氣體滲透性能之間的關(guān)系對(duì)高性能PI氣體分離膜材料的設(shè)計(jì)合成具有重要意義。在實(shí)際應(yīng)用中，控制制造成本，制備出具有高滲透性、高選擇性且易于加工的PI膜也是未來發(fā)展趨勢(shì)。