Влияние химической структуры и надмолекулярной организации ароматических полимидов на их газотранспортные характеристики

• Автор: Лазарева, Юлия Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Содержание
Список сокращений и обозначений
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Транспорт газов в полимерных мембранах
1.1.1. Принципы мембранного газоразделения
1.1.2. Неравновесный характер свободного объема в стеклообразных
полимерах
1.1.3. Корреляции транспортных параметров со свойствами газов и полимеров
1.2. Полиимиды
1.2.1. Ароматические полиимиды: синтез, свойства, применение
1.2.2. Связь химической структуры элементарного звена и транспортных
свойств полиимидов
1.2.3. Кристалличность, структурирование и упорядочение полимерных цепей
в полиимидах
1.2.4. Влияние упорядочения цепей на транспортные свойства полимеров
1.3. Различие транспортных параметров в тонких пленках и асимметричных
мембранах
Глава 2. Анализ Базы данных. Выбор мембранных материалов, перспективных для
разделения водородсодержащих смесей
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Объекты исследования
3.2. Синтез полиимидов и получение полимерных пленок
3.3. Методы исследования
3.3.1. Определение коэффициентов проницаемости и диффузии
3.3.2. Определение плотности полимеров
3.3.3. Расчет плотности энергии когезии и доли свободного объема
3.3.4. Определение геометрических и конформационных параметров
3.3.5. Рентгеноструктурный анализ
3.4. Обработка результатов

Глава 4, Обсуждение результатов
4.1. Связь химической структуры и транспортных свойств исследованных
полиимидов
4.1.1. Транспортные свойства полиимидов с общими диангидридными фрагментами В РОЛ и ВРАОА
4.1.2. Транспортные свойства полиимидов с общим диангидридным
фрагментом ВТОА
4.2. Корреляции транспортных параметров со свойствами газов
4.3. Зависимости транспортных параметров от свободного объема изученных полимеров
4.4. Рентгеноструктурный анализ. Эффекты упорядочения полимерных цепей в полиимидах
4.5. Связь транспортных параметров газов с энергией когезии и жесткостью цепи 129 полимера
Выводы
Список литературы
Приложение

Список сокращений и обозначений
Параметры Описание
Ар Статистический сегмент Куна, вычисленный в
предположении свободного вращения b Константа сродства
С'„ Лэнгмюровская сорбционная емкость
с,0(т) Концентрация г-го компонента в поверхностном слое
мембраны со стороны исходной смеси €,((,„) Концентрация г-го компонента в поверхностном слое
мембраны со стороны пермеата Характеристическое соотношение
CED Плотность энергии когезии
D Коэффициент диффузии пенетранта в мембране
с1эф Эквивалентный диаметр молекулы (эффективный)
dsp Межцепное (межплоскостное) расстояние
Do Предэкспоненциальный множитель
S Газокинетическое сечение молекулы
Ecog Энергия когезии
Ев Энергия активации диффузии
Ер Энергия активации проницаемости
F Площадь мембраны
F А V Доля свободного объема, доступного для пенетранта
FFV Доля свободного объема
J Поток пермеата
Ji Поток г-го компонента при индивидуальном проницании и
разделении смесей к Константа Больцмана
ко Коэффициент растворимости по Генри
I Толщина мембраны
10 Контурная длина повторяющегося структурного звена
L Размер кристаллита
та Вес полимерного образца в воздухе
тс Вес полимерного образца в жидкости
М Молекулярная масса
Ед. измерения
мг/г
см3/см3
см3/см3
кДж/см
см2/с

см2/с

Дж/моль
кДж/моль
кДж/моль
см3/см2-с-атм
м3/м2-час-атм
Дж/град

г/моль

1пЛ = С0-£/№Г-СЛоА;
1 соИ >
(1.25)
1п Р = а1+Ьр//ЕсЛ
(1.26)
1пО = А - В [1 - (6№Г / л) 1'3] СЕВ.
(1.27)
Уравнение (1.25) является следствием теории Врентаса-Дуды [69], зависимость (1.26) получена статистической обработкой данных более чем для шестидесяти полимеров [122, 124]. Корреляция величин О с комплексным аргументом [1 - (бРРУ/п)]в]-С,ЕО была разработана и предложена в ИНХС РАН [123] в развитие теории Мирса [68] на основании анализа большого количества экспериментальных результатов с привлечением периодически обновляемой Базы данных (содержит данные более чем для 700 гомополимеров) [125]. Уравнение (1.27) базируется на предположении о том, что длина диффузионного скачка молекулы близка к кратчайшему расстоянию между элементами свободного объема в полимере. Для этого уравнения наблюдаются достаточно высокие коэффициенты линейной корреляции. Фактически уравнения (1.25) и (1.27) связывают теории свободного объема и активированной диффузии.
Помимо коэффициентов проницаемости, диффузии и растворимости важной характеристикой процесса разделения является селективность (а,/), которая определяет скорость переноса /'-го компонента относительно /-го. Хорошо известен эмпирический факт, связанный с тем, что рост коэффициентов проницаемости сопровождается снижением селективности разделения и наоборот. Такое ангибатное изменение величин Р н а имеет также четкое теоретическое обоснование, являющееся следствием теории свободного объема [126]. Для удобства рассмотрения и сравнения этих величин для различных полимеров используют диаграммы «проницаемость — селективность», построенные Рейтлингером [19] и затем Робсоном [127] в координатах Р - а для различных газов и пар газов. Первые сведения о таких зависимостях появились в работе Рейтлингера [19], и по мере накопления результатов эти диаграммы были построены и