基于聚十四烷基甲基硅氧烷（PTDMS-PDMS）的烃类压力敏感结晶性薄膜复合膜：天然气液体分离领域的突破性进展

【编辑推荐】本研究首次报道了基于聚十四烷基甲基硅氧烷（PTDMS-PDMS）的薄膜复合膜（TFC）的烃类压力敏感结晶现象。该膜在-15–60°C（含熔点13.1°C）范围内，通过烃类诱导侧链结晶熔融实现渗透率跃升（3.1–3.7倍），且C4H10/CH4混合气选择性稳定达20（5°C）。这一发现为天然气液体（NGL）高效膜分离提供了新策略。

　　

Highlight

本研究首次揭示了基于聚十四烷基甲基硅氧烷（PTDMS-PDMS）的薄膜复合膜（TFC）的烃类压力敏感结晶与渗透特性。通过结合1,7-辛二烯与乙烯基封端聚二甲基硅氧烷（PDMS，Mn=25,000 g/mol）作为交联剂，显著提升了PTDMS的渗透性。

关键发现

1. 温度调控性能：在-15至60°C范围内（涵盖聚合物熔点13.1°C），三元混合气C₄H₁₀(10%)/C₂H₆(10%)/CH₄的分离测试显示，PTDMS-PDMS从半晶态向非晶态转变时，烃类渗透率出现3.1–3.7倍跃升。

2. 压力诱导效应：仅通过提高进料中烃类分压（如丁烷分压从0.03增至0.5 atm），即可在5°C下引发4倍非线性渗透率增长。

3. 机制解析：重量法吸附实验证实，该效应源于烃类吸附诱导的侧链结晶熔融，且扩散系数（C₂H₆和C₄H₁₀增长约3倍）是主要贡献因素。

实际意义

这一现象使TFC膜在保持C₄H₁₀/CH₄混合气选择性20（5°C）的同时，烃类渗透率提升4倍，为天然气液体（NGL）高效回收提供了创新解决方案。

Conclusion

PTDMS-PDMS基TFC膜的烃类压力敏感渗透特性显著提升了分离性能，其独特的结晶-非晶转变机制为开发下一代智能膜材料开辟了新途径。