Gas Separation Membranes Derived from High-Performance Immiscible Polymer Blends Compatibilized with Small Molecules
Source abstract
Abstract
An immiscible polymer blend comprised of high-performance copolyimide 6FDA-DAM:DABA(3:2) (6FDD) and polybenzimidazole (PBI) was compatibilized using 2-methylimidazole (2-MI), a commercially available small molecule. Membranes were fabricated from blends of 6FDD:PBI (50:50) with and without 2-MI for H2/CO2 separations. The membranes demonstrated a matrix-droplet type microstructure as evident with scanning electron microscopy (SEM) imaging where 6FDD is the dispersed phase and PBI is the continuous phase. In addition, membranes with 2-MI demonstrated a uniform microstructure as observed by smaller and more uniformly dispersed 6FDD domains in contrast to 6FDD:PBI (50:50) blend membranes without 2-MI. This compatibilization effect of 2-MI was attributed to interfacial localization of 2-MI that lowers the interfacial energy similar to a surfactant. Upon the incorporation of 2-MI, the H2/CO2 selectivity improved remarkably, compared to the pure blend, and surpassed the Robeson's upper bound. To our knowledge, this is the first report of the use of a small molecule to compatibilize a high-performance immiscible polymer blend. This approach could afford a novel class of membranes in which immiscible polymer blends can be compatibilized in an economical and convenient fashion.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Membrane Separation and Gas Transport · Synthesis and properties of polymers · Membrane Separation Technologies
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
The University of Texas at Dallas, Department of Chemistry and Biochemistry, 800 West Campbell Road, Richardson, Texas 75080, United States
References (60)
Show source-provided references
1. 10.1021/ie801903210.1021/ie8019032 ↗
2. 10.1021/ie071083w10.1021/ie071083w ↗
3. 10.1021/ie010808810.1021/ie0108088 ↗
4. 10.1016/j.carbon.2013.05.05710.1016/j.carbon.2013.05.057 ↗
5. 10.1016/j.memsci.2008.04.03010.1016/j.memsci.2008.04.030 ↗
6. 10.1016/0376-7388(91)80060-J10.1016/0376-7388(91)80060-J ↗
7. 10.1021/ma051445g10.1021/ma051445g ↗
8. 10.1016/j.memsci.2012.08.02610.1016/j.memsci.2012.08.026 ↗
9. 10.1016/j.memsci.2012.03.06010.1016/j.memsci.2012.03.060 ↗
10. 10.1126/science.114674410.1126/science.1146744 ↗
11. 10.1126/science.114674410.1126/science.1146744 ↗
12. 10.1021/ma201033j10.1021/ma201033j ↗
13. 10.1016/j.memsci.2011.04.03210.1016/j.memsci.2011.04.032 ↗
14. 10.1021/ie400149e10.1021/ie400149e ↗
15. 10.1016/j.memsci.2010.06.01710.1016/j.memsci.2010.06.017 ↗
16. 10.1002/anie.20100614110.1002/anie.201006141 ↗
17. 10.1016/j.memsci.2008.12.00610.1016/j.memsci.2008.12.006 ↗
18. 10.1016/j.progpolymsci.2007.01.00810.1016/j.progpolymsci.2007.01.008 ↗
19. 10.1016/j.carbon.2013.09.02810.1016/j.carbon.2013.09.028 ↗
20. 10.1016/j.carbon.2011.11.01910.1016/j.carbon.2011.11.019 ↗
21. 10.1016/j.carbon.2011.01.04510.1016/j.carbon.2011.01.045 ↗
22. 10.1126/science.121692310.1126/science.1216923 ↗
23. 10.1002/ceat.20130034210.1002/ceat.201300342 ↗
24. 10.1038/nmat95910.1038/nmat959 ↗
25. 10.1038/372444a010.1038/372444a0 ↗
26. 10.1021/ma900730310.1021/ma9007303 ↗
27. 10.1021/ma000165s10.1021/ma000165s ↗
28. 10.1016/j.carbon.2012.07.01910.1016/j.carbon.2012.07.019 ↗
29. Robeson L. · 200710.3139/9783446436503 ↗
30. 10.1016/j.memsci.2008.11.03410.1016/j.memsci.2008.11.034 ↗
31. 10.1016/j.desal.2013.01.03210.1016/j.desal.2013.01.032 ↗
32. 10.1016/j.memsci.2009.11.04310.1016/j.memsci.2009.11.043 ↗
33. 10.1016/j.polymer.2008.01.05210.1016/j.polymer.2008.01.052 ↗
34. 10.1016/j.memsci.2008.12.00510.1016/j.memsci.2008.12.005 ↗
35. 10.1016/j.memsci.2011.06.03010.1016/j.memsci.2011.06.030 ↗
36. 10.1002/apj.62610.1002/apj.626 ↗
37. 10.1016/S0032-3861(01)00057-X10.1016/S0032-3861(01)00057-X ↗
38. 10.1016/j.memsci.2012.01.03510.1016/j.memsci.2012.01.035 ↗
39. 10.1016/j.polymer.2008.12.02910.1016/j.polymer.2008.12.029 ↗
40. 10.1016/j.memsci.2013.04.07310.1016/j.memsci.2013.04.073 ↗
41. Rafailovich, M.; Sokolov, J.; Plainvie, W.; Zhu, S.; Brook, S.; Chu, B.Compatibilizer for Immiscible Polymer Blends. U.S. Patent 6,339,121 B1, January 15, 2002.
42. 10.1021/mz200068p10.1021/mz200068p ↗
43. 10.1021/ie100153q10.1021/ie100153q ↗
44. 10.1016/j.polymer.2004.08.02510.1016/j.polymer.2004.08.025 ↗
45. 10.1002/aenm.20120020010.1002/aenm.201200200 ↗
46. 10.1021/ma800813w10.1021/ma800813w ↗
47. 10.1021/cm000931+10.1021/cm000931+ ↗
48. 10.1016/0376-7388(93)80013-N10.1016/0376-7388(93)80013-N ↗
49. 10.1002/pat.1994.22005110210.1002/pat.1994.220051102 ↗
50. 10.1016/j.memsci.2008.12.07310.1016/j.memsci.2008.12.073 ↗
51. 10.1016/j.polymer.2014.12.06410.1016/j.polymer.2014.12.064 ↗
52. 10.1016/j.polymer.2014.03.00810.1016/j.polymer.2014.03.008 ↗
53. 10.1002/app.3219610.1002/app.32196 ↗
54. 10.1021/nn201717a10.1021/nn201717a ↗
55. 10.1107/S160053680704469810.1107/S1600536807044698 ↗
56. 10.1021/am900314k10.1021/am900314k ↗
57. 10.1016/S0032-3861(97)10200-210.1016/S0032-3861(97)10200-2 ↗
58. 10.1002/pi.230210.1002/pi.2302 ↗
59. 10.1002/app.3074210.1002/app.30742 ↗
60. http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/m50850?lang=en®ion=US(Accessed July 30, 2015).