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随着现代化工业的发展，温室效应对人类生活的威胁已受到全球范围的广泛关注。将温室气体CO2从空气中有效分离是目前的重要研究课题。膜技术因装置简单、操作方便、高效节能等优点在气体分离领域吸引了人们的注意力。目前，寻找一种能满足工业化要求的气体分离膜仍是当前研究的重点。凝胶膜是一种新型的膜材料，它由聚合物分子与液态功能载体通过结晶或氢键等作用形成空间网状结构，由于液态功能载体具有高的CO2吸附性和渗透性，因此凝胶膜具有很好的气体渗透性和选择性。人们发现价格低廉的聚氧乙烯醚表面活性剂(如Tween、TX等)对CO2有极强溶解能力，且具有挥发度低、热稳定性好等优点，是一类极具吸引力的构筑凝胶膜的液态功能载体。本文以聚醚共聚酰胺(PEBA)为聚合物，采用溶剂挥发法制备了一系列凝胶膜，将其用于CO2和N2的分离研究，得到以下的结论：(1)为了研究PEBA不同软硬链段比对凝胶膜相容性、热性能、力学性能及气体渗透性能的影响，本章制备了PEBA2533-Tween20、PEBA3533-Tween20和PEBA4033-Tween20凝胶膜。结果表明：三种PEBA中，PEBA4033与Tween20的相容性最好；随着PEBA中硬链段PA含量的升高，聚合物中结晶相增多，加入Tween20后，结晶相变少；Tween20对PEBA的增塑作用使得凝胶膜的杨氏模量和拉伸强度均降低；随着聚合物PEBA中无定型聚四亚甲基醚(PTMO)链段的增加，CO2和N2的扩散系数、溶解度系数和渗透系数均升高，表现为PEBA2533具有良好的CO2渗透性能，PEBA4033对CO2/N2有较高的选择性。三种聚合物在添加Tween20后，CO2的扩散系数、溶解度系数均升高，导致CO2渗透系数大幅度增加，N2则由于其扩散系数上升而溶解度系数下降，因此渗透系数变化不大，而CO2/N2的渗透选择性大幅度提高。(2)为了研究表面活性剂亲疏水链段的不同对凝胶膜相容性、密度、热性能、力学性能及气体渗透性能的影响，本章选择Tween系列表面活性剂为研究对象，制备了PEBA2533-Tween20、PEBA2533-Tween21和PEBA2533-Tween80凝胶膜。结果显示：相比于Tween20和Tween80，PEBA2533和Tween21的相容性得到显著提高；Tween的加入使得PA链段的结晶消失，链段活动性增强；Tween对PEBA的增塑作用使得凝胶膜的杨氏模量和拉伸强度均降低，但是用于气体分离，三种凝胶膜均具有足够强的力学性能。随着Tween含量的增加，气体的扩散系数均升高，PCO2升高而PN2几乎不变，导致αCO2/N2大幅度提高。比较三种PEBA2533-Tween凝胶膜，PEBA2533-Tween80膜的DCO2、SCO2、PCO2和αCO2/N2均比PEBA2533-Tween21和PEBA2533-Tween20大。(3)在上述研究的基础上，本章制备了PEBA2533-TX100凝胶膜，研究了TX100添加量对凝胶膜相容性、密度、热性能、力学性能及气体渗透性能的影响。结果表明：PEBA2533与TX100的相容性优异；添加TX100后PA链段的结晶完全消失，无定型相增多；TX100对聚合物的增塑作用导致凝胶膜的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率均降低。随着TX100含量的增加，凝胶膜的CO2渗透系数和CO2/N2选择性同时升高，且当TX100的质量分数为65%时，其分离性能超越了2008年修正的Robeson上限。但由于TX100的增塑作用，PEBA2533-TX100凝胶膜仍存在添加量不够高和力学性能变差的问题，因此，本章通过添加多壁碳纳米管(MWCNTs)改善凝胶膜的力学性能，并成功制备了PEBA2533-TX100(65)-CNTs杂化凝胶膜，通过SEM观察到MWCNTs在膜中分散均匀，PEBA2533-TX100(65)-CNTs膜的拉伸强度和杨氏模量均比PEBA2533-TX100(65)高，但CO2、N2渗透系数和αCO2/N2均降低。为进一步提高该杂化凝胶膜的渗透性能和分离性能，本章制备了PEBA2533-TX100(80)-CNTs杂化凝胶膜(表面活性剂含量升高到80%)，发现成膜性良好，比PEBA2533-TX100(65)-CNTs膜有更高的PCO2和αCO2/N2。