阻力复合膜是由具有致密皮层的非对称膜和弥补致密层中缺陷孔的涂层两部分组成,因此非对称膜的结构以及涂层共同决定了复合膜的性能。浸没-沉淀相转化法是最主要的制备非对称膜的方法,这种方法具有工艺条件简单,容易成膜的优点,但其成膜机理较复杂。而目前广泛使用的涂层材料硅橡胶的耐溶剂性较差,寻找具有较强耐溶剂性的涂层材料以及研究缺陷孔的封堵问题,对拓宽气体分离膜的应用范围具有重要的理论和实际意义。据此,本论文考察了成膜条件对聚醚酰亚胺(PEI)非对称膜结构和分离性能的影响并提出成膜机理；分别以氟硅橡胶(PTFPMS)和硅橡胶(PDMS)为涂层材料制备复合膜,考察了涂膜条件对复合膜分离性能的影响,提出了涂层材料尺寸与缺陷孔的匹配原则,为高性能阻力复合膜的制备提供实验依据和理论指导。首先选择综合性能优良的PEI为非对称膜材料,水为凝胶介质,采用浸没-沉淀相转化法制备非对称膜,通过浊点滴定及光透射动力学实验研究了体系的热力学行为和动力学过程,考察了PEI浓度、溶剂种类以及凝胶浴温度对皮层结构和膜性能的影响。实验结果表明,膜皮层的生成主要由体系的热力学性质控制,对于瞬时相分离的铸膜液体系,可通过延长相分离时间,得到具有致密皮层的膜；当采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂时,体系的相分离时间延长,形成的PEI非对称膜具有较致密的皮层结构。当凝胶浴温度为20℃时,采用28wt.% PEI/NMP铸膜液得到的阻力复合膜性能较优,其H2的渗透速率为8.5 GPU (1GPU=10-6cm3/(cm2·s·cmHg)),O2/N2和H2/N2选择性分别为4.8和94.8。其次,基于Flory-Huggins理论研究了膜形成过程的热力学机理,计算求解了Water/NMP/PEI体系的双节线与旋节线方程并绘制出该体系的完整三元相图,得到了相互作用参数对膜皮层结构的影响规律,即可通过降低溶剂与聚合物或非溶剂与聚合物的相容性,以及提高溶剂与非溶剂的相容性,制备出具有致密皮层的非对称膜。以Reuvers模型为基础,建立了Water/NMP/PEI三元体系凝固过程的传质动力学模型,计算结果表明在很短的时间内,膜内聚合物浓度随时间变化形成的曲线斜率较大,在膜／浴界面附近,PEI浓度非常高,而在膜内PEI仍保持铸膜液的原始浓度。因此,铸膜液分相固化后将形成表面致密、内部疏松的非对称膜结构。为进一步提高膜的分离性能,采用分子量小且与水互溶性好的甲酰胺(FM)为添加剂制备PEI非对称膜。通过FM对铸膜液粘度、浊点、玻璃化转变温度的变化表明：FM的加入缩短了PEI分子间距离,限制了PEI分子链的运动幅度,因此形成的膜孔径较小,膜皮层较为致密,膜的分离性能得到提高；当FM含量为3wt.%时,形成的PEI阻力复合膜具有较高的气体分离性能,其H2渗透速率为24.6 GPU, O2/N2和H2/N2的选择性分别为7.0和153.0,与无添加剂制备的膜性能相比分别提高了31%和38%。最后,考察了涂层材料对PEI复合膜性能的影响。以PDMS为涂层材料,考察了涂膜工艺条件对复合膜性能的影响,确定了较优的涂膜条件为：PDMS浓度为3wt.%、正戊烷为溶剂、干膜负压涂层时间为5min。以耐溶剂性较好的PTFPMS作为涂层材料制备PEI复合膜,考察了氟硅橡胶分子量对复合膜性能的影响。将缺陷孔孔径与两种不同分子量(PTFPMS 20K和PTFPMS 1100K)的氟硅橡胶分子尺寸相比较,发现高分子量的PTFPMS 1100K分子尺寸大于缺陷孔孔径,难以封堵缺陷孔,导致PEI复合膜的气体分离性能较低,因此不适合作为涂层材料。而低分子量PTFPMS 20K的分子尺寸小于缺陷孔孔径,随着浓度的提高,能形成与缺陷孔相匹配的高分子线团,有效封堵缺陷孔,使复合膜的分离性能提高。当涂膜液中PTFPMS 20K浓度为20 wt.%时,形成的PTFPMS/PEI复合膜H2的渗透速率为11.8 GPU, O2/N2和H2/N2的选择性分别为6.9和107.3。将该复合膜在正庚烷和石油醚两种溶剂中浸泡后,分离性能基本不变,表明PTFPMS/PEI复合膜在耐有机溶剂方面具有优异性能。