[發明專利]制備熱重排PBX的方法、熱重排PBX和膜

有效

• 申請號: 201680007751.3
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN107207726B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: A.特納;S.蘭古;S.希沙茨基
• 申請（專利權）人: 亥姆霍茲蓋斯特哈赫特材料及海岸研究中心有限公司
• 主分類號: C08G73/18
• 分類號: C08G73/18;C08G73/22;B01D53/22;B01D71/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙蘇林;李炳愛

本發明涉及制備熱重排聚苯并噁唑、聚苯并咪唑或聚苯并噻唑（統稱為“TR PBX”）的方法、熱重排PBX和包含其的膜。本發明的方法包括以下方法步驟：在溶液中制備聚酰亞胺或芳族聚酰胺作為前體聚合物，其中在所述前體聚合物的各重復單體單元中芳環鄰接所述單體單元的酰亞胺基團或酰胺基團的氮原子，其中在一些或所有重復單體單元中，所述芳環在相對于所述氮原子的鄰位被作為側鏈的?XR基團官能化，其中X=O、N或S，和進行熱處理以進行熱重排，產生所述熱重排聚苯并噁唑、聚苯并咪唑或聚苯并噻唑，其中R是烯丙基或基于烯丙基的基團，其中在用于熱重排的熱處理過程中所用的處理溫度為0℃至350℃。

本發明涉及制備熱重排聚苯并噁唑、聚苯并咪唑或聚苯并噻唑（統稱為“TR PBX”）的方法、熱重排PBX和包含其的膜。

本發明描述了通過熱重排制備的一類聚合物的改進。該保持化學官能化的聚合物是氣/氣、液/氣或液/液分離性質類似于或高于前體聚合物的鄰位官能芳族聚酰亞胺或聚酰胺。這些聚合物歸入被稱作熱重排（TR）聚合物的一類新材料，其具有聚苯并噁唑（PBO）、聚苯并咪唑（PBI）或聚苯并噻唑（PBT）結構。在本申請內，PBO、PBI和PBT統稱為“PBX”。

盡管在膜分離和聚合物領域中已作出大量的研究，但在氣體分離膜方面只有漸進的進步。對一種氣體而非另一種的選擇性的提高通常以滲透性的同時降低為代價獲得，反之亦然。許多在單一氣體措施（measurements）中表現出滲透性和選擇性的有吸引力的組合的聚合物在氣體混合物中測試時由于如塑化（其隨著該聚合物中的溶解氣體的濃度提高，通常隨著進料壓力提高而急劇降低選擇性）之類的現象而未能表現出類似的性質。

微孔材料由于其可能應用到氣體儲存、分離、催化、能量轉換和產生和微流體用途等中而處于研究的前沿。在大多數情況下，這樣的微孔材料是無機的（例如二氧化硅、氧化鋁和沸石）。最近，在配位骨架，如金屬-有機骨架（MOF）、共價-有機骨架（COF）、多孔芳族骨架（PAF）和共軛-微孔聚合物（CMP）領域中已取得進步。這些材料的共同特征是它們的微孔結構以及它們的高內表面積。關于這樣的材料的綜述可見于D. F. Sanders等人, “Energy-efficient polymeric gas separation membranes for a sustainable future: A review”, Polymer 54 (2013) 4729 – 4761。

聚合物通常被視為有機無孔材料。內部微孔性可能來源于鏈移動性和共價鍵的顯著鏈堆砌。最近，若干著作已涉及被稱作微孔或納孔有機聚合物的高自由體積聚合物，例如R. Dawson等人, “Nanoporous organic polymer networks”, Progress in Polymer Science 37 (2012) 530 – 563。

傳統聚合物具有有序排列的（well-packed）結構。玻璃態聚合物由高度扭變的結構構成，例如如例如M.M. Khan等人, “Cross-linking of Polymer of Intrinsic Microporosity (PIM-1) via nitrene reaction and its effect on gas transport property”, European Polymer Journal 49 (2013) 4157 – 4166中所述的具有固有微孔性的聚合物（PIM）。