Cинтез и газотранспортные свойства полинафтоиленбензимидазолов с кето- и сульфоновой мостиковыми группами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе получены полинафтоиленбензимидазолы (ПНБИ) с кето- (ПНБИ-СО) и сульфоновой (ПНБИ-SO2) мостиковыми группами твердофазной полициклизацией пленок соответствующих полиаминоимидов (ПАНИ), синтезированных методом поликонденсации диангидрида 1,4,5,8-нафталинтетракарбоновой кислоты с 3,3`,4,4`-тетрааминобензофеноном и 3,3`,4,4`-тетрааминодифенилсульфоном в N-метилпирролидоне соответственно. Процесс поликонденсации и химическое строение образующихся ПАНИ и ПНБИ контролировали методами ЯМР 1Н, ЯМР 13С и ИК-спектроскопии. Показано, что варьирование температуры твердофазной полициклизации позволяет получать полимеры различной степени циклизации. Получены экспериментальные значения коэффициентов проницаемости и диффузии газов для He, H2, N2, O2, CO2, CH4, а также рассчитаны коэффициенты растворимости этих газов и величины идеальной селективности для различных пар газов. Установлено, что по соотношению проницаемость – селективность полностью циклизованные ПНБИ имеют преимущество по сравнению с не полностью циклизованными, что следует учитывать при выборе полимера и способа формирования селективного слоя новых композиционных мембран. Достигнутые для полностью циклизованного ПНБИ-SO2 газотранспортные характеристики, а также хорошие пленкообразующие свойства наряду с очень высокой термостабильностью полимеров этого класса представляют большой интерес с точки зрения дальнейшего расширения диапазона получаемых ПНБИ, а также перспектив применения новых полимеров этого класса в различных газоразделительных процессах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ю. Алентьев

ФГБУ науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: alentiev@ips.ac.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 29

И. И. Пономарев

ФГБУ науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук; ФГБУ науки Институт элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова Российской академии наук

Email: alentiev@ips.ac.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 29; 119991, Москва, ул. Вавилова, 28

Ю. А. Волкова

ФГБУ науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук; ФГБУ науки Институт элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова Российской академии наук

Email: alentiev@ips.ac.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 29; 119991, Москва, ул. Вавилова, 28

Р. Ю. Никифоров

ФГБУ науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук

Email: alentiev@ips.ac.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 29

Д. А. Сырцова

ФГБУ науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук

Email: alentiev@ips.ac.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 29

Н. А. Белов

ФГБУ науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук

Email: alentiev@ips.ac.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 29

Список литературы

  1. Van Deusen R.L. // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Letters. 1966. Vol. 4. № 3. P. 211.
  2. Volokhina A.V., Shchetinin A.M. // Fibre Chemistry. 2001. Vol. 33. № 2. P. 96.
  3. Rusanov A.L., Serkov B.B., Bulycheva E.G., Kolosova T.N., Lekae T.V., Ponomarev I.I., Matvelashvili N.G. // Makromolekulare Chemie. Macromolecular Symposia. 1993. Vol. 74. № 1. P. 189.
  4. Rusanov A.L., Komarova L.G. // Polymer Science: A Comprehensive Reference. Elsevier. 2012. P. 537.
  5. Skvortsov I.Y. Ponomarev I.I., Varfolomeeva L.A., Kuzin M.S., Razorenov D.A., Skupov K.M., Ponomarev I.I., Zuev K.V., Levin I.S., Shandryuk G.A., Kulichikhin V.G. // Polymer. 2022. Vol. 247. P. 124793.
  6. Ponomarev I.I., Volkova Yu.A., Ponomarev I.I., Razorenov D.A., Skupov K.M., Nikiforov R.Y.,Chirkov S.V., Ryzhikh V.E., Belov N.A., Alentiev A.Y. // Polymer. 2022. Vol. 238. P. 124396.
  7. Zhou W., Lu F. // Journal of Applied Polymer Science. 1995. Vol. 58. № 9. P. 1561.
  8. Robeson L.M. // Journal of Membrane Science. 1991. Vol. 62. № 2. P. 165.
  9. Алентьев А.Ю., Рыжих В.Е., Сырцова Д.А., Белов Н.А. // Успехи Химии 2023. Т. 92. № 6. С. RCR5083 (англоязычная версия: Alentiev A.Y., Ryzhikh V.E., Syrtsova D.A., Belov N.A. // Rus. Chem. Rev. 2023. Vol. 92. № 6. P. RCR5083).
  10. Аскадский А.А., Кондращенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1. Атомно-молекулярный уровень. Москва: Научный мир. 1999. 544 с.
  11. Korshak V.V., Berestneva G.L., Petrovskii P.V., Ormotsadze P.Sh., Rusanov A.L., Berlin A.M., Adyrkhayeva // Polymer Science U.S.S.R. 1981. Vol. 23. № 8. P. 1902.
  12. Пономарев И.И., Ронова И.А., Линдеман С.В., Русанов А.Л., Виноградова С.В., Стручков Ю.Т. // Высокомолекулярные соединения, серия А. 1992. Т. 34. № 4. С. 123.
  13. Берлин А.А., Лиогонький Б.И., Шамраев Г.М. // Высокомолекулярные соединения, серия B. 1968. Т. 10. № 9. С. 678.
  14. Павлова С.С.А., Тимофеева Г.И., Пономарев И.И., Русанов А.Л., Матвелашвили П.Г., Виноградова С.В. // Высокомолекулярные соединения, серия B. 1990. Т. 32. № 11. С. 842.
  15. Коршак В.В., Кособуцкий В.А., Русанов А.Л., Беляков В.К., Гусаров А.Н., Болдузев А.И., Батиров И. // Высокомолекулярные соединения, серия А. 1980. Т. 22. № 9. С. 1931.
  16. Казанцева Е.А., Алексеева С.Г., Западинский Б.И., Урман Я.Г., Лиогонький Б.И., Слоним И.Я. // Доклады Академии наук СССР. 1985. Т. 282. № 2. С. 373.
  17. Близнюк В.Н., Лохоня Н.А., Русанов А.Л., Пономарев И.И., Шилов В.В. // Высокомолекулярные соединения, серия A. 1992. Т. 34. № 1. С. 120.
  18. Robeson L.M. // Journal of Membrane Science. 2008. Vol. 320. № 1–2. P. 390.
  19. Han Y., Ho W.S.W. // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018. Vol. 26. № 11. P. 2238.
  20. Han Y., Ho W.S.W. // Journal of Polymer Engineering. 2020. Vol. 40. № 6. P. 529.
  21. Alentiev A.Yu., Ryzhikh V.E., Belov N.A. // Polymer Science Series C. 2021. Vol. 63. № 2. P. 181.
  22. Alentiev A.Yu. Volkov A.V., Vorotyntsev I.V., Maksimov A.L., Yaroslavtsev A.B. // Membranes and Membrane Technologies 2021. Vol. 3. № 5. P. 255.
  23. Han Y., Ho W.S.W. // Journal of Membrane Science. 2021. Vol. 628. P. 119244.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общая структурная формула частично-лестничных ПНБИ.

Скачать (44KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема синтеза ПНБИ.

Скачать (235KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ИК-спектры пленок ПАНИ-СО, термообработанных при 250 и 280°С и ПАНИ-О при 350°С.

Скачать (333KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фрагмент диаграммы Робсона 1991 г. [8] для пары газов кислород – азот. Круги: белый – ПАНИ-О, серый – не полностью циклизованный ПНБИ-О [7], черный – полностью циклизованный ПНБИ-О [6]. Ромбы: серый – не полностью циклизованный ПНБИ-σ [7], черный – полностью циклизованный ПНБИ-σ [6]. Квадрат – ПНБИ-СО (250). Треугольники: серый – ПНБИ-SO2 (280), черный – ПНБИ-SO2 (320) полностью циклизованный.

Скачать (91KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фрагмент диаграммы Робсона 1991 г. [8] для пары газов водород – азот. Круги: белый – ПАНИ-О, серый – не полностью циклизованный ПНБИ-О [7], черный – полностью циклизованный ПНБИ-О [6]. Ромбы: серый – не полностью циклизованный ПНБИ-σ [7], черный – полностью циклизованный ПНБИ-σ [6]. Квадрат – ПНБИ-СО (250). Треугольники: серый – ПНБИ-SO2 (280), черный – ПНБИ-SO2 (320) полностью циклизованный.

Скачать (92KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Фрагмент диаграммы Робсона 1991 г. [8] для пары газов водород – метан. Круги: белый – ПАНИ-О, черный – полностью циклизованный ПНБИ-О [6]. Ромб – полностью циклизованный ПНБИ-σ [6]. Квадрат – ПНБИ-СО (250). Треугольники: серый – ПНБИ-SO2 (280), черный – ПНБИ-SO2 (320) – полностью циклизованный.

Скачать (94KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024