[發(fā)明專利]一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜的制備方法及應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610163920.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN107213802A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡文翰;肖有昌;李屹;王開宇;楊乾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州信望膜技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/06
• 分類號(hào): B01D71/06;B01D67/00;B01D53/22
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的分離膜材料，如聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚碳酸酯、聚亞酰胺等都能有效的分離氣體，但是面對(duì)實(shí)際應(yīng)用對(duì)分離膜材料的氣體滲透性能和選擇性提出了更高的要求。另外，膜材料對(duì)飛灰、二氧化硫、水以及恒量的金屬等的耐污染能力，都會(huì)影響氣體分離膜的性能和使用壽命。因此，開發(fā)具有大通量和高選擇性的下一代新型分離膜，是國(guó)內(nèi)外膜材料和膜工程學(xué)者們共同面臨的課題之一。

近年來，一種自微孔聚合物走進(jìn)了科學(xué)家的視野。和一般的聚合物具有構(gòu)象柔韌性不同，自微孔聚合物是靠自身的剛性和分子的非平面結(jié)構(gòu)而獲得微孔的一類特殊聚合物，其比表面積可以達(dá)到500～1065m²/g，在物理吸附存儲(chǔ)氣體方面具有很大的潛力。某些自微孔聚合物可以溶解在有機(jī)溶劑中，因而可以涂敷制作成膜，備受膜科學(xué)家的關(guān)注。自微孔聚合物其內(nèi)在大自由體積、連接貫通的微孔結(jié)構(gòu)和剛性的分子鏈，在一開始就表現(xiàn)出了相當(dāng)高的氣體滲透性能和較好的膜機(jī)械性能。但是由于其自由體積大，微孔較大，分離系數(shù)離工業(yè)的實(shí)際需求還有較大的具有非常大的提升要求。

綜上所述，有必要克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，通過接枝、重構(gòu)等方法制備出小微孔、小自由體積的自微孔聚合物是當(dāng)前開發(fā)其實(shí)際應(yīng)用的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜的制備方法及應(yīng)用，本發(fā)明的紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜，具有通量大，選擇性高，可用于分離純化混合氣體。

技術(shù)方案：一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜的制備方法及應(yīng)用：

1.一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜的制備方法及應(yīng)用，其特征在于所述紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜包含由如下結(jié)構(gòu)式II組成的聚合物材料。

2.一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜的制備方法，其特征在于將含有結(jié)構(gòu)式I的聚合物材料置于紫外線下進(jìn)行照射，所述紫外線的波長(zhǎng)為254nm。

3.一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜的制備方法，其特征在于紫外照射的持續(xù)時(shí)間為10分鐘到4小時(shí)。。

4.一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜的制備方法，所述紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜再構(gòu)過程的原理如下：

(1)結(jié)構(gòu)體I中的碳?xì)滏I在紫外線照射誘導(dǎo)下下發(fā)生均裂反應(yīng)；

(2)聚合物鏈發(fā)生分子內(nèi)的1，2遷移反應(yīng)打破碳?xì)涔矁r(jià)鍵。1，2遷移反應(yīng)遵循第三位＞第二位＞第一位碳?xì)滏I的優(yōu)先順序。然而，由于苯環(huán)上的高度共軛π電子的存在，苯基上的碳?xì)滏I不容易收受到紫外線能量攻擊。所以，反應(yīng)部位發(fā)生在亞甲基基團(tuán)上；

(3)在紫外線的照射下，亞甲基基團(tuán)的共價(jià)鍵被打破，釋放出一個(gè)氫原子形成自由基離子中間體，受相鄰烴基的影響，1，2遷移反應(yīng)形成環(huán)己環(huán)。在反應(yīng)過程中螺旋碳中心被破壞，聚合物鏈扭曲接近片面，聚合物鏈之間的堆砌更密集，這導(dǎo)致了聚合材料微孔和自由體積的變小。

6.將紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜用于氣體分離，其特征在于用作氣體分離時(shí)將混合氣與所述紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜接觸。

7.將所述紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜用于氫氣/二氧化碳，氫氣/二氧化碳/一氧化碳，二氧化碳/甲烷，二氧化碳/甲烷/硫化氫，氫氣/氮?dú)猓鯕?氮?dú)膺@些混合氣的分離。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜和未經(jīng)紫外再構(gòu)的自微孔聚合物相比，聚合物鏈扭曲接近平面，聚合物鏈之間的堆砌更密集，聚合材料微孔和自由體積的更小。由體積的變小能夠加強(qiáng)膜材料尺寸排阻能力，因此增加了氣體選擇性。

附圖說明

圖1紫外再構(gòu)自微孔聚合物反應(yīng)原理；

圖2 X射線衍射分析；

圖3純氣滲透分析；

圖4正電子湮沒實(shí)驗(yàn)；

圖5混合氣滲透分析。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的一種紫外再構(gòu)自微孔聚合物膜，相關(guān)參數(shù)的測(cè)量按照如下方法：

1.X射線衍射分析

對(duì)膜材料進(jìn)行XRD分析。利用布拉格定律如公式1。

nλ＝2dsinθ(公式1)

其中n是整數(shù)(1，2，3，4...)，λ代表X射線的波長(zhǎng)，d代表兩條分子鏈的內(nèi)部間距，θ代表X射線峰處的衍射角。