1 / 74

Мембранное материаловедение проф. д.х.н. Ямпольский Ю.П. д.х.н. Алентьев А.Ю. ИНХС РАН

Мембранное материаловедение проф. д.х.н. Ямпольский Ю.П. д.х.н. Алентьев А.Ю. ИНХС РАН. Диаграмма Робсона. 5 Влияние химической структуры на транспортные свойства полимеров. Химическая структура мономерного звена. Физические свойства полимера ( M,T g , A fr , E coh , R h ).

emily
Download Presentation

Мембранное материаловедение проф. д.х.н. Ямпольский Ю.П. д.х.н. Алентьев А.Ю. ИНХС РАН

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Мембранное материаловедениепроф. д.х.н. Ямпольский Ю.П. д.х.н. Алентьев А.Ю.ИНХС РАН

  2. Диаграмма Робсона

  3. 5 Влияние химической структуры на транспортные свойства полимеров

  4. Химическая структура мономерного звена Физические свойства полимера (M,Tg,Afr,Ecoh,Rh) Характеристики мембраны/пленки (,CED,Vf,FFV) Свойства газа (d2, Tc, ε/k) Транспортные параметры (P, D, S, α1,2, EP, ED, ΔHS)

  5. Молекулярная масса размер клубка Сетка зацеплений пленкообразующие свойства

  6. Температура стеклования

  7. Полимеры P=D·S Каучуки Стекла T>Tg S D T<Tg Углеводороды «Постоянные» газы H2, He, O2, N2, CO, CO2, CH4 H2S, SO2, NOx H2O NH3 Пары органических жидкостей CFx

  8. Физические свойства полимера, определяющие транспорт газов Жесткость цепи Afr Межцепные взаимодействия Ecoh Упаковка макромолекул Vf Транспортные параметры

  9. Изомерия звеньев (Ecoh=const)

  10. Tg, oC ПВТМС ПДМСТМ Изомерия внутри звена

  11. Заместители в звене

  12. Химическая структура мономерного звена Физические свойства полимера (M,Tg,Afr,Ecoh,Rh) Характеристики мембраны/пленки (,CED,Vf,FFV) Свойства газа (d2, Tc, ε/k) Транспортные параметры (P, D, S, α1,2, EP, ED, ΔHS)

  13. База данных Газоразделительные параметры стеклообразных полимеров № 3585, Информрегистр РФ, 1998 730 гомополимеров 26газов 290 ссылок 1200 записей справочная информация, проверка гипотез прогнозирование транспортных свойств

  14. Диаграмма Робсона Стеклообразные аморфные гомополимеры Высокоселективные Высокопроницаемые

  15. Увеличение проницаемостиснижение селективности Разрыхление упаковки введение объемистых боковых заместителей -Si(CH3)3, -C(CH3)3, -CH(CH3)2, -C6H5 Afr Ecoh Vf

  16. Дизайн высокопроницаемых полимеров триметилсилилирование

  17. Мембрана ПВТМС (ИНХС РАН) Плотный поверхностный слой “Skin” l=0,2μ Пористая подложка

  18. ВлияниеSi(CH3)3групп 44 4,3 3,0 2,9 3,3 14 1,2 5,5 3,8 95 30 3,8 2,8 1,7

  19. α Tg, oC ПЭ P ПВТМС Влияние Si(CH3)3 на транспортные свойства

  20. α Tg, oC ПСФ ПТМССФ P Влияние Si(CH3)3 на транспортные свойства

  21. Наиболее важные полимеры

  22. Дизайн высокопроницаемых полимеров ПТМСП P(O2)=7700 Баррер

  23. Увеличение проницаемостиснижение селективности Разрыхление упаковки введение объемистых боковых заместителей -Si(CH3)3, -C(CH3)3, -CH(CH3)2, -C6H5 фторирование боковых заместителей -CF3, -C(CF3)2-, -C6F5 Afr Ecoh Vf

  24. Дизайн высокопроницаемых полимеров фторирование

  25. α Tg, oC ПГФСФ ПСФ P Влияние C(CF3)2на транспортные свойства

  26. Дизайн высокопроницаемых полимеров AF 2400 ПТМСП n=0.87 P(O2)=7700 P(O2)=1140

  27. Дизайн высокопроницаемых полимеров AF 2400

  28. Дизайн высокопроницаемых полимеров AF 2400 ПТМСП Общие физические причины жесткости цепи, высокого свободного объема и проницаемости

  29. Для разных задач газоразделения требуются полимеры с разными сочетаниями транспортных свойств • Разделение воздуха – высокопроницаемые полимеры • Получение чистого водорода – высокоселективные полимеры

  30. Одностадийное обогащение смеси H2/CH4 99,9% H2 99% H2 90% H2 H2:CH4=1:1

  31. Одностадийное обогащение смеси H2/CO 99,9% H2 99% H2 90% H2 H2:CO=1:1

  32. Полиимиды + диангидрид диамин

  33. Число полимеров разных классов в Базе данных

  34. Снижение проницаемостиувеличение селективности Уплотнение упаковки введение гибких мостиковых групп -O-, -CH2-, >C=O, -S-, -SO2- Afr Ecoh Vf

  35. α P Диаминные фрагменты

  36. Диангидридные фрагменты 6FDA PMDA Afr Ecoh BPDA BTDA ODPA

  37. α P Варьирование структуры диангидридных фрагментов BTDA BPDA ODPA PMDA 6FDA

  38. Диаграмма Робсона H2/CH4

  39. Снижение проницаемостиувеличение селективности Уплотнение упаковки введение гибких мостиковых групп -O-, -CH2-, >C=O, -S-, -SO2- введение полярных боковых групп, -OH, -COOH, -NH2, -CN, -NO2 Afr Ecoh Vf

  40. α P Введение функциональных групп

  41. Диаграмма Робсона H2/CH4 -OH -COOH -NR 6FDA -OCH3

  42. α P Полимераналогичные превращения нитрование бромирование

  43. Диаграмма Робсона O2/N2 -NO2 НЦ ПАН -CN

  44. Увеличение селективности введение гибких мостиковых групп -O-, -CH2-, >C=O, -S-, -SO2- введение полярных боковых групп, -OH, -COOH, -NH2, -NO2 Увеличение проницаемости введение объемистых боковых заместителей -Si(CH3)3, -C(CH3)3, -CH(CH3)2, -C6H5 фторирование боковых заместителей -CF3, -C(CF3)2-, -C6F5

  45. Количественные предсказания свойств полимеров

  46. Химическая структура мономерного звена Физические свойства полимера (M,Tg,Afr,Ecoh,Rh) Аддитивные методы Атомистическое моделирование Характеристики мембраны/пленки (,CED,Vf,FFV) Свойства газа (d2, Tc, ε/k) Транспортные параметры (P, D, S, α1,2, EP, ED, ΔHS)

  47. Аддитивные методы Структура и свойства N веществ Инкременты для расчета

  48. Химическая структура мономерного звена Физические свойства полимера (M,Tg,Afr,Ecoh,Rh) Аддитивные методы Характеристики мембраны/пленки (,CED,Vf,FFV) Свойства газа (d2, Tc, ε/k) Транспортные параметры (P, D, S, α1,2, EP, ED, ΔHS)

  49. Аддитивность транспортных параметров D =λ2(kT/h)·exp(∆S#/R)·exp(-∆H#/RT) lnD =A+Σ(∆Si#/R)-Σ(∆Hi#/RT) lnD =A+Σδi lnS =B+Σσi lnP =C+Σπi

More Related