Synthesis and gas transport properties of polynaphthoylenebenzimidazoles with keto- and sulfonic bridging groups

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Polynaphthoylenebenzimidazoles (PNBI) with keto-(PNBI-CO) and sulfonic (PNBI-SO2) bridge groups were obtained by solid-state polycyclization of polyaminoimides (PANI) synthesized by polycondensation of 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride with 3,3`,4,4`-tetraaminobenzophenone and 3,3`,4,4`-tetraaminodiphenylsulfone in N-methylpyrrolidone, respectively. The polycondensation process and resulting chemical structure of PANI and PNBI were controlled by 1H NMR, 13C NMR and IR spectroscopy. It is shown that the temperature of solid-state polycyclization change makes it possible to obtain polymers of several of cyclization degrees. The experimental values of the gas permeability and diffusion coefficients for He, H2, N2, O2, CO2, CH4 were obtained. The gas solubility coefficients and the ideal selectivity for various gas pairs were calculated. It has been established that, in terms of the permeability-selectivity ratio, completely cyclized PNBIs occupy a more favorable position compared to incompletely cyclized ones. This result is important for polymer and a method selection to develop a selective layer of new composite membranes. The gas transport characteristics achieved for competely cyclized PNBI-SO2, as well as the film-forming properties, along with the very high thermal stability of polymers of this polymer class, are interest of further expanding the range of PNBI obtained, as well as the prospects for such new polymers using of in various gas separation processes.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

A. Alentiev

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: alentiev@ips.ac.ru
Rússia, 119991, Moscow, Leninsky prospect, 29

I. Ponomarev

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences; A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of the Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Rússia, 119991, Moscow, Leninsky prospect, 29; 119991, Moscow, st. Vavilova, 28

Yu. Volkova

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences; A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of the Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Rússia, 119991, Moscow, Leninsky prospect, 29; 119991, Moscow, st. Vavilova, 28

R. Nikiforov

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Rússia, 119991, Moscow, Leninsky prospect, 29

D. Syrtsova

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Rússia, 119991, Moscow, Leninsky prospect, 29

N. Belov

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Rússia, 119991, Moscow, Leninsky prospect, 29

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. General structural formula of partial-ladder PNBI.

Baixar (44KB)
Metadados
3. Fig. 2. Scheme of PNBI synthesis.

Baixar (235KB)
Metadados
4. Fig. 3. IR spectra of PANI-CO films heat-treated at 250 and 280°C and PANI-O at 350°C.

Baixar (333KB)
Metadados
5. Fig. 4. Fragment of the Robson diagram from 1991 [8] for the oxygen – nitrogen gas pair. Circles: white – PANI-O, grey – incompletely cyclized PNBI-O [7], black – completely cyclized PNBI-O [6]. Diamonds: grey – incompletely cyclized PNBI-σ [7], black – completely cyclized PNBI-σ [6]. Square – PNBI-SO (250). Triangles: grey – PNBI-SO2 (280), black – PNBI-SO2 (320) completely cyclized.

Baixar (91KB)
Metadados
6. Fig. 5. Fragment of the Robson diagram from 1991 [8] for the hydrogen – nitrogen gas pair. Circles: white – PANI-O, grey – incompletely cyclized PNBI-O [7], black – completely cyclized PNBI-O [6]. Diamonds: grey – incompletely cyclized PNBI-σ [7], black – completely cyclized PNBI-σ [6]. Square – PNBI-SO (250). Triangles: grey – PNBI-SO2 (280), black – completely cyclized PNBI-SO2 (320).

Baixar (92KB)
Metadados
7. Fig. 6. Fragment of the Robson diagram from 1991 [8] for the hydrogen – methane gas pair. Circles: white – PANI-O, black – completely cyclized PNBI-O [6]. Rhombus – completely cyclized PNBI-σ [6]. Square – PNBI-SO (250). Triangles: gray – PNBI-SO2 (280), black – PNBI-SO2 (320) – completely cyclized.

Baixar (94KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».