Research progress in modification of poly（ether ether ketone） for modified atmosphere packaging membrane

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.015

Abstract

Abstract:

Based on a brief introduction to the gas permeability mechanism of modified atmosphere packaging membrane and the fundamental properties of modified poly（ether ether ketone）（PEEK）， this paper provided a detailed review for the physical and chemical modification strategies and their mechanisms that can be used to improve the thermodynamic stability， gas permeability and antibacterial performance of PEEK⁃based modified atmosphere packaging membrane. The future research direction of modified PEEK in the field of modified atmosphere packaging membrane was prospected， and the possible problems and challenges were proposed.

Key words: poly（ether ether ketone）, modified atmosphere packaging membrane, physical modification, chemical modification

CLC Number:

TQ320.73

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	GUO Y X， SHEN C H， GAO S J，et al. Preparation and properties of side⁃chain⁃sulfonated polyetherketone proton exchange membrane［J］. Membrane Science and Technology（Chinese），2020，40（4）：34⁃40.
101	刘铭辉. 用于电渗析回收废酸的梳状阳离子交换膜制备与性能研究［D］. 天津：天津工业大学，2019.
102	Wang Liang， Liu Minghui， Zhao Junhua，et al. Comb⁃shaped sulfonated poly （ether ether ketone） as cation exchange membranes for electrodialysis in acid recovery［J］. Journal of Materials Chemistry A，2018，6（45）：22 490⁃22 450.
103	Xu Zhaozan， Tang Hongying， Li Nanwen. Enhanced proton/iron permselectivity of sulfonated poly （ether ether ketone） membrane functionalized with basic pendant groups during electrodialysis［J］. Journal of Membrane Science，2020，610：118227.

填料种类	优缺点	PEEK基膜的性能改善	参考文献
纳米粒子	成本低、稳定性高、耐磨性好，但表面能过大易出现团聚现象	“阻塞效应”延长膜中水分子通过渠道，降低膜的透湿性，利于提升膜的力学稳定性	［43⁃48］
CNT	密度低、纵横比高、弹性好，但CNT间强的相互作用会导致其在基质膜中团聚	作增强剂支撑聚合物，降低膜的溶胀度，提升拉伸强度	［49⁃50， 66⁃68］
石墨烯及其氧化物	比表面积大、强柔韧性、高热导率，然而纯石墨烯价格高昂，且使用时需强化其表面的化学特性以优化不稳定问题	不同改性基团对CO₂的特异性反应促进气体分离比	［51⁃55］
沸石及金属有机配体的掺杂	化学结构可调、比表面积大、孔分布均匀，成本低、加工方便、易于大规模生产，然而传统的水热合成法具有反应时间长和溶剂有毒等劣势	氢键的形成会阻碍膜的过度吸水溶胀，且增强力学强度和良好的化学稳定性	［56⁃58， 69⁃71］
纤维材料	无毒性、轻质、力学性能好、价格低廉，然而一维纤维韧性较差，且受范德华力影响易在复合膜内团聚	提升PEEK基复合膜的热力学稳定性	［59⁃65］

填料种类	优缺点	PEEK基膜的性能改善	参考文献
纳米粒子	成本低、稳定性高、耐磨性好，但表面能过大易出现团聚现象	“阻塞效应”延长膜中水分子通过渠道，降低膜的透湿性，利于提升膜的力学稳定性	［43⁃48］
CNT	密度低、纵横比高、弹性好，但CNT间强的相互作用会导致其在基质膜中团聚	作增强剂支撑聚合物，降低膜的溶胀度，提升拉伸强度	［49⁃50， 66⁃68］
石墨烯及其氧化物	比表面积大、强柔韧性、高热导率，然而纯石墨烯价格高昂，且使用时需强化其表面的化学特性以优化不稳定问题	不同改性基团对CO₂的特异性反应促进气体分离比	［51⁃55］
沸石及金属有机配体的掺杂	化学结构可调、比表面积大、孔分布均匀，成本低、加工方便、易于大规模生产，然而传统的水热合成法具有反应时间长和溶剂有毒等劣势	氢键的形成会阻碍膜的过度吸水溶胀，且增强力学强度和良好的化学稳定性	［56⁃58， 69⁃71］
纤维材料	无毒性、轻质、力学性能好、价格低廉，然而一维纤维韧性较差，且受范德华力影响易在复合膜内团聚	提升PEEK基复合膜的热力学稳定性	［59⁃65］

膜样品名	拉伸强度/MPa	弹性模量/MPa	断裂伸长率/%
SPEEK⁃60	64.5±4.4	1 734±29	131±9
TA⁃10	66.9±2.9	2 015±88	94±8
TA⁃20	78.8±4.8	2 168±47	68±5
TA⁃30	83.0±4.2	2 229±40	21±2
IM⁃8	65.0±4.0	1 986±30	119±8
IM⁃15	74.3±3.6	203±19	99±6
IM⁃30	82.1±2.1	2 333±42	56±4

膜样品名	拉伸强度/MPa	弹性模量/MPa	断裂伸长率/%
SPEEK⁃60	64.5±4.4	1 734±29	131±9
TA⁃10	66.9±2.9	2 015±88	94±8
TA⁃20	78.8±4.8	2 168±47	68±5
TA⁃30	83.0±4.2	2 229±40	21±2
IM⁃8	65.0±4.0	1 986±30	119±8
IM⁃15	74.3±3.6	203±19	99±6
IM⁃30	82.1±2.1	2 333±42	56±4

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