journal article·2015-08-26

Gas Separation Membranes Derived from High-Performance Immiscible Polymer Blends Compatibilized with Small Molecules

Nimanka P. Panapitiya, Sumudu N. Wijenayake, Do D. Nguyen, Yu Huang, Inga H. Musselman, Kenneth J. Balkus, John P. Ferraris

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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

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