N-取代对聚苯并咪唑水/盐传输行为的影响研究

摘要：

为了解N-取代对聚苯并咪唑(PBI)水/盐传输行为的影响,考虑PBI中咪唑环上的N-H键较为活泼,选择3种具有可对比性的N-取代基团(对联苯甲酰基、对联苯磺酰基、丁烷基)与PBI中N-H基团反应,用核磁、傅里叶红外光谱、X-射线衍射、示差扫描量热和表面电势考察了N-取代后PBI的物化性质,并以溶解-扩散理论为基础,研究不同N-取代基团对PBI聚合物膜的水/盐传输行为的影响.研究结果表明,N-取代改性使聚合物链之间的相互作用降低,聚合物分子链间距增大,同时膜表面电负性增强.同时,与PBI相比,N-取代改性使得PBI分子链间产生更大的自由体积空穴,增加了水的传输通道,并提高亲水基团的可及性而降低自由水的含量,从而能够有效提高PBI膜的水/盐溶解、扩散和渗透选择性.其中,对联苯磺酰基其扩散水渗透系数与PBI相比提高了30倍,表现出最优异的水/盐传输性质.为了解聚合物改性对PBI水/盐传输性质的影响,也为未来面向脱盐高性能聚合物的分子结构设计提供了参考.

关键词：聚苯并咪唑、N-取代、溶解-扩散理论、水/盐传输、脱盐

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分类号：O631;TQ32;TU528.01

资助基金：国家自然科学基金22075206,21875162

在线出版日期：2023-10-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1588-1598