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在聚合物工业应用中，流体在聚合物中的吸附十分关键，尤其 CO2在聚合物中的溶解性关乎其运输与存储。研究人员联用 SAFT-γ Mie 状态方程（EoS）和 NET-GP，对 CO2在 PS 和 PMMA 中的溶解性建模，结果良好，为研究流体在聚合物中的吸附提供高效工具。
在现代工业的大舞台上，聚合物材料可谓是 “多面手”，从分离膜到防腐蚀内衬，再到渗透屏障，都有它们忙碌的身影。其中，流体在聚合物中的吸附行为，就像一场微观世界里的奇妙 “互动”，深刻影响着这些应用的性能。而二氧化碳（CO2）在聚合物中的溶解性，更是在 CO2的运输与存储领域扮演着举足轻重的角色。
但在这看似普通的溶解现象背后，却隐藏着诸多科学难题。比如，不同聚合物对 CO2的溶解能力差异巨大，而且在不同温度条件下，这种溶解行为更是变幻莫测。现有的研究方法，很难精准地描述和预测 CO2在各种聚合物中的溶解情况，这就像在黑暗中摸索，极大地限制了相关工业技术的进一步发展。为了打破这一困境，研究人员踏上了探索之旅。虽然文中未提及具体研究机构，但他们开展的研究却意义非凡。
研究人员采用了联用 SAFT-γ Mie 基团贡献状态方程（EoS）和非平衡热力学（NET-GP）的方法，对 CO2在聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中的溶解度进行建模研究。这种方法就像是给研究人员配备了一把 “精准钥匙”，能够深入到聚合物与 CO2相互作用的微观世界。
研究人员首先对 EoS 的部分参数进行优化，使其能够更好地契合文献中纯聚合物密度以及 CO2溶解度的测量数据。这些数据涵盖了压力高达 20MPa、温度在 150 - 200°C 的范围。令人惊喜的是，即便使用默认参数，该模型对 CO2在 PS 中的溶解度预测已有不错的表现。在更高压力（达 40MPa）、较低温度（仍高于聚合物玻璃化转变温度 Tg，PS 和 PMMA 的 Tg均约为 105°C ）条件下，模型预测结果与测量值也能较好吻合。而当温度低于聚合物的 Tg，处于 35 - 81°C 区间时，研究人员发现，运用 NET-GP 方法后，在压力小于 2 - 3MPa、吸附 CO2量较少的情况下，预测的 CO2溶解度仅比单独使用 EoS 时略有增加。这一现象表明，CO2似乎能轻松地使 PS 和 PMMA 这两种聚合物发生增塑作用，诱导它们进入平衡橡胶态。
这项研究成果意义重大，它为研究流体在无定形聚合物中的吸附提供了一种计算高效的工具。就像为工业界和科研界打开了一扇新的大门，基于此，研究人员可以轻松地将这种方法拓展到其他流体与聚合物的组合体系研究中，包括那些具有新型化学性质的体系。该研究成果发表在《Fluid Phase Equilibria》杂志上，为相关领域的发展注入了新的活力。
在研究过程中，研究人员用到的主要关键技术方法包括：一是 SAFT-γ Mie 基团贡献状态方程（EoS），这一方程用于描述物质状态与组成基团之间的关系，进而对 CO2在聚合物中的溶解行为进行理论分析；二是非平衡热力学（NET-GP）框架，它能够考虑到玻璃态聚合物的非平衡特性，使模型更加贴合实际情况 。
研究结果具体如下：
- 优化 EoS 参数拟合数据：通过优化 EoS 的选定参数，使其与文献中纯聚合物密度和 CO2溶解度测量数据相匹配。在 150 - 200°C、压力达 20MPa 的条件下，模型能很好地模拟实验数据，且默认参数对 CO2在 PS 中的溶解度预测效果良好。这表明该模型在特定温度和压力范围内，对 CO2在聚合物中的溶解行为有较好的描述能力。
- 不同温度压力下的溶解度预测：在更高压力（达 40MPa）、较低温度（高于 Tg）时，模型预测的 CO2溶解度与测量值仍能保持良好的一致性。这进一步验证了模型的可靠性，说明它在更广泛的条件下也能有效预测 CO2的溶解情况。
- 低温下的特殊现象：当温度低于聚合物的 Tg（35 - 81°C），压力小于 2 - 3MPa 时，应用 NET-GP 方法后，预测的 CO2溶解度较单独使用 EoS 仅有小幅度增加。这一结果揭示了 CO2在低温低压下与聚合物相互作用的特殊规律，即 CO2可使聚合物增塑并诱导其进入平衡橡胶态。
研究结论和讨论部分强调了该研究在多方面的重要意义。从理论层面看，它完善了对 CO2在聚合物中溶解行为的认识，揭示了不同温度、压力条件下的溶解规律，以及 CO2与聚合物之间的相互作用机制。从应用角度出发，其提供的计算高效工具，能够助力工业界更精准地设计和优化与聚合物相关的产品和工艺，比如提高分离膜对 CO2的分离效率，优化 CO2存储设备中聚合物材料的选择等。此外，这种研究方法的可扩展性，为未来探索更多新型流体 - 聚合物体系奠定了坚实基础，有望推动相关领域实现更多突破，让聚合物材料在工业应用中发挥更大的价值。
