journal article·2018-05-23

Pentiptycene-Based Polyurethane with Enhanced Mechanical Properties and CO2-Plasticization Resistance for Thin Film Gas Separation Membranes

Ali Pournaghshband Isfahani, Morteza Sadeghi, Kazuki Wakimoto, Binod Babu Shrestha, Rouhollah Bagheri, Easan Sivaniah, Behnam Ghalei

ACS Applied Materials & Interfaces· Volume 10· Issue 20
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Abstract

The development of thin film composite (TFC) membranes offers an opportunity to achieve the permeability/selectivity requirements for optimum CO2 separation performance. However, the durability and performance of thin film gas separation membranes are mostly challenged by weak mechanical properties and high CO2 plasticization. Here, we designed new polyurethane (PU) structures with bulky aromatic chain extenders that afford preferred mechanical properties for ultra-thin-film formation. An improvement of about 1500% in Young’s modulus and 600% in hardness was observed for pentiptycene-based PUs compared to the typical PU membranes. Single (CO2, H2, CH4, and N2) and mixed (CO2/N2 and CO2/CH4) gas permeability tests were performed on the PU membranes. The resulting TFC membranes showed a high CO2 permeance up to 1400 GPU (10–6 cm3(STP) cm–2 s–1 cmHg–1) and the CO2/N2 and CO2/H2 selectivities of about 22 and 2.1, respectively. The enhanced mechanical properties of pentiptycene-based PUs result in high-performance thin membranes with the similar selectivity of the bulk polymer. The thin film membranes prepared from pentiptycene-based PUs also showed a twofold enhanced plasticization resistance compared to non-pentiptycene-containing PU membranes.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Membrane Separation and Gas Transport · Fuel Cells and Related Materials · Graphene research and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), Kyoto University, 606-8501 Kyoto, Japan

Department of Chemical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Isfahan, Iran

References (67)

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