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Exploring the Potential of Triphenylmethane-Based Polymers Prepared via Facile Friedel–Craft (F–C) Hydroxyalkylation Polymerization as Gas Separation Membranes: Effect of Substituent Group
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-08-17 , DOI: 10.1021/acs.macromol.4c01361 Mengdi Liu 1 , Andrew Trowbridge 2 , Alexander Hymes 2 , Haifeng Gao 2 , Ruilan Guo 1
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-08-17 , DOI: 10.1021/acs.macromol.4c01361 Mengdi Liu 1 , Andrew Trowbridge 2 , Alexander Hymes 2 , Haifeng Gao 2 , Ruilan Guo 1
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This work reports a versatile polymer platform that produces high molecular weight polymers containing triphenylmethane-based backbones with highly tailorable chemical structures via facile Friedel–Crafts (F–C) hydroxyalkylation polymerization and investigates their applications as gas separation membrane materials. Two series of triphenylmethane-based polymers with systematically varied substituent groups were synthesized from carefully selected monomers containing varying substituent groups. Chemical structures, thermal properties, and microstructures were comprehensively characterized. The separation performance of the polymer membranes was evaluated via conducting pure-gas permeation measurements to elucidate how substituent groups influence the fundamental gas transport properties. Variations of side groups display dominant effects on gas diffusion processes in which bulky groups disrupt chain packing more efficiently, while steric hindrance and overall flexibility of segments also play a role, leading to diverse and highly tailorable separation performance. Some membranes in this work exhibit much-enhanced permeability and selectivity comparable to those of commercial materials. The feasible and flexible synthesis procedure as well as promising separation performance indicate the great potential of triphenylmethane-based polymers for major light–gas separations.
中文翻译:
探索通过简单的弗里德尔-克来福特 (F-C) 羟烷基化聚合制备的三苯甲烷基聚合物作为气体分离膜的潜力:取代基的影响
这项工作报告了一种多功能聚合物平台,该平台通过简单的弗里德-克来福特(F-C)羟烷基化聚合生产含有基于三苯甲烷的主链且具有高度可定制化学结构的高分子量聚合物,并研究了它们作为气体分离膜材料的应用。由精心挑选的含有不同取代基的单体合成了两个系列的具有系统变化的取代基的基于三苯甲烷的聚合物。化学结构、热性能和微观结构得到了全面表征。通过进行纯气体渗透测量来评估聚合物膜的分离性能,以阐明取代基如何影响基本的气体传输性能。侧基的变化对气体扩散过程显示出主要影响,其中大基团更有效地破坏链堆积,而段的空间位阻和整体灵活性也发挥了作用,从而导致多样化和高度可定制的分离性能。这项工作中的一些膜表现出与商业材料相当的增强的渗透性和选择性。可行且灵活的合成过程以及有前景的分离性能表明基于三苯甲烷的聚合物在主要轻气体分离方面具有巨大潜力。
更新日期:2024-08-17
中文翻译:
探索通过简单的弗里德尔-克来福特 (F-C) 羟烷基化聚合制备的三苯甲烷基聚合物作为气体分离膜的潜力:取代基的影响
这项工作报告了一种多功能聚合物平台,该平台通过简单的弗里德-克来福特(F-C)羟烷基化聚合生产含有基于三苯甲烷的主链且具有高度可定制化学结构的高分子量聚合物,并研究了它们作为气体分离膜材料的应用。由精心挑选的含有不同取代基的单体合成了两个系列的具有系统变化的取代基的基于三苯甲烷的聚合物。化学结构、热性能和微观结构得到了全面表征。通过进行纯气体渗透测量来评估聚合物膜的分离性能,以阐明取代基如何影响基本的气体传输性能。侧基的变化对气体扩散过程显示出主要影响,其中大基团更有效地破坏链堆积,而段的空间位阻和整体灵活性也发挥了作用,从而导致多样化和高度可定制的分离性能。这项工作中的一些膜表现出与商业材料相当的增强的渗透性和选择性。可行且灵活的合成过程以及有前景的分离性能表明基于三苯甲烷的聚合物在主要轻气体分离方面具有巨大潜力。