[發明專利]一種含硅聚酰亞胺氣體分離膜及制備方法

在審

• 申請號: 201711187758.0
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN109833784A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 王麗娜;周美青;劉丹丹;葉璐;曹義鳴
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01D71/70
• 分類號: B01D71/70;B01D67/00;B01D53/22;C10L3/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種含硅聚酰亞胺氣體分離膜，其特征在于：由含硅二胺及芳香二胺之和和芳香二酐單體按摩爾比1:0.1～0.1:1，優選摩爾比為1:1.0-1:1.2，含硅二胺及芳香二胺單體按摩爾比1:1.0～90.0溶于非質子型極性溶劑中，形成質量濃度為1-30％(固含量)的溶液，聚合生成聚酰胺酸再經化學亞胺化制得聚酰亞胺；所得聚酰亞胺在極性溶劑中溶解制膜，干燥后得到聚酰亞胺氣體分離膜。

2.根據權利要求1所述的聚酰亞胺氣體分離膜，其特征在于：所述的二胺為氨基封端聚二甲基硅氧烷(分子量1000-5000)與芳香二胺的組合；所述的芳香二胺包括：2，6-二氨基甲苯、2，4-二氨基甲苯、間苯二胺、對苯二胺或4，4’-二氨基二苯醚中的一種或兩種以上。

3.根據權利要求1所述的聚酰亞胺氣體分離膜，其特征在于：所述的芳香二酐包括：雙酚A二酐(BPADA)、2,2’-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)、3，3’，4，4’-二苯砜四酸二酐(DSDA)中的一種或兩種以上。

4.根據權利要求1所述的聚酰亞胺氣體分離膜，其特征在于：所述的極性溶劑包括：N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基乙酰胺，N，N-二甲基甲酰胺，間甲酚中的一種或兩種以上。

5.根據權利要求1所述的聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法，其工藝路線如下：

a.制備聚酰胺酸溶液

在0-25℃，高純氮氣保護下，將含硅二胺單體和芳香二胺單體在機械攪拌下溶解于非質子性極性溶劑中待二胺全部溶解，分多次加入所述的芳香二酐單體，芳香二酐單體，連續攪拌2-24h，得到聚酰胺酸溶液1-30％(固含量)的溶液，含硅二胺及芳香二胺和芳香二酐單體按摩爾比1:1.0～90.0:2.0～100.0；

含硅二胺及芳香二胺之和和芳香二酐單體按摩爾比1：0.1-0.1:1，優選摩爾比1:1.0-1:1.2；

b.化學亞胺化及聚酰亞胺干燥

將脫水劑和催化劑加入上述聚酰胺酸溶液中進行化學亞胺化，在0-25℃下反應12-24h，反應結束后將產物室溫沉降于沉降劑中，洗滌過濾干燥后得到固體聚酰亞胺，再在100-250℃真空干燥48h；

c.制備聚酰亞胺膜

將上述聚酰亞胺溶解于非質子性極性溶劑如N，N－二甲基甲酰胺、N，N－二甲基乙酰胺、N－甲基吡咯烷酮中，含固量5～15％(質量含量)；溶液經過濾、脫泡后經澆鑄法或刮制法在玻璃板上制成平板膜；加熱至50～200℃經空氣干燥10-20h后使膜與玻璃板脫離再經真空干燥24-48h(100-250℃)制得致密平板膜。

6.根據權利要求5所述聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法，其特征在于：所述脫水劑包括：乙酸酐、丙酸酐、戊酸酐中的一種或兩種以上，用量為二胺單體總摩爾數的1-9倍；所述催化劑包括：三乙胺、吡啶、異喹啉中的一種或兩種以上，用量為二胺單體總摩爾數的1-9倍。

7.根據權利要求5所述的聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法，其特征在于：所述的沉降劑包括：甲醇、乙醇、去離子水、丙酮中的一種或兩種以上，沉降劑用量為步驟a中極性溶劑體積用量的10-100倍。

8.根據權利要求5所述聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法，其特征在于：所述的二胺為氨基封端聚二甲基硅氧烷(分子量1000-5000)與芳香二胺的組合；所述的芳香二胺包括：2，6-二氨基甲苯、2，4-二氨基甲苯、間苯二胺、對苯二胺或4，4’-二氨基二苯醚中的一種或兩種以上；

所述的芳香二酐包括：雙酚A二酐(BPADA)、2,2’-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)、3，3’，4，4’-二苯砜四酸二酐(DSDA)中的一種或兩種以上；所述的極性溶劑包括：N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基乙酰胺，N，N-二甲基甲酰胺，間甲酚中的一種或兩種以上。