有机微孔聚合物由非金属轻质元素通过共价键组成,含有大量丰富的微孔结构,主要包括自具微孔聚合物(PIMs)、共价有机框架(COFs)、共轭微孔聚合物(CMPs)及超交联微孔聚合物(HCPs)。具有质量轻、比表面积大、合成方法多样、孔径可调节、容易功能化修饰的特点,由于原料价格、合成条件、材料稳定性等原因限制,PIMs、COFs或CMPs工业化或中试生产困难较大。而超交联编织微孔聚合物不仅在实验室小试取得稳定、可靠、优良的效果,而且所需原料价廉易得,仅需一步即可完成反应,无需高温高压或无氧处理,具有工业化生产的可能。为了将超交联编织微孔聚合物用于实际生活中,需将该材料进行工业化生产。因此本课题主要将实验室小试成熟的超交编织联微孔有机聚合物进行放大生产试验,通过逐步放大试验及对实验条件的调控,发现并有效地解决了放大过程中出现的传质、传热等问题,为进一步工业化生产铺平道路。天然气(主要成分为甲烷)作为一种储量丰富、生物可再生的清洁能源,对于改善我国能源结构、保护生态环境、实现国民经济的可持续发展具有重要作用。而限制天然气在汽车领域应用的一个重要因素是其存储技术的相对不足,而大量研究表明,天然气吸附存储技术有望解决这一问题,其中发展新型的天然气存储材料是实现目标的关键之一。本文主要对超交联编制微孔聚合物放大合成试验进行条件优化及将放大产物用于甲烷吸附存储应用两方面开展研究。相比实验室小试合成,工业化生产中由于原料纯度下降、传热传质等发生改变,所得产物性能相比实验室小试可能产生较大差异,甚至得不到所需产物。因此,首先进行中试放大工艺研究,以发现和解决小试中未发现的问题。本文采用逐步放大法进行中试研究,以苯作为单体逐步放大1、2、40、100、400倍进行合成,并通过FTIR、SEM、TEM、BET、孔分析等对产物性能进行表征。针对实验中出现的反应剧烈放热、传质不均、体系强酸性、产物结块及洗涤等问题,采用分步滴加法改善传质传热,采用喷涂防腐涂层防止腐蚀,采用连续回流洗涤机进行洗涤。为降低生产成本和提高效率对反应条件进行优化,通过实验确定80℃反应8 h作为优化条件。目前工业级原料在扩大400倍(20 L反应釜)生产的产品BET由1263 m~2/g下降到876 m~2/g。并初步制定三废处理方案和生产成本计算,经测算每千克产物的成本约为143元。最后用甲苯、噻吩等代替单体苯按相同条件进行合成,结果表明该方法具有良好的普适性。此外,本文将超交联编织微孔聚合物用于甲烷吸附存储试验。首先以苯为单体制备的超交联产物作为模板材料,研究了不同堆密度和不同温度对甲烷体积吸附量的影响,比较了快速充放气和恒温充放气的储罐温度变化及存储量的差别,其中材料压实后298 K/6.5 MPa的甲烷吸附量为72.1 V/V。然后研究了不同单体制备的超交联产物对甲烷吸附性能的影响,采用对甲烷有较强作用力的甲苯、苯酚、吡咯、噻吩作为单体制备超交联聚合物,并进行甲烷附试验,发现在298 K/6.5 MPa条件下,甲烷吸附量分别达到67.9 V/V、62.6 V/V、56.0 V/V、63.3 V/V,因此不同的单体对于甲烷的吸附性能有一定的影响,从而为进一步优化制备理想的甲烷存储材料提供了理论指导。综上所述,本文采用逐步放大法对超交联编织微孔聚合物材料进行了放大400倍合成研究,发现并改善了放大过程中出现的传质、传热等问题,为将来更大规模的放大及工业化奠定了基础。同时初步探索将多种超交联编织微孔聚合物用于甲烷吸附存储试验,对制备出适宜的编织微孔聚合物以提高甲烷存储性能具有指导意义。