[發(fā)明專利]一種高選擇性聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111144940.4 | 申請日： | 2021-09-28 |
| 公開（公告）號： | CN113731198A | 公開（公告）日： | 2021-12-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 栗曉東 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津眾泰材料科技有限公司 |
| 主分類號： | B01D71/64 | 分類號： | B01D71/64;B01D67/00;B01D53/22 |
| 代理公司： | 天津企興智財(cái)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12226 | 代理人： | 陳雅潔 |
| 地址： | 300384 天津市濱海新區(qū)高新區(qū)華苑產(chǎn)*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 選擇性 聚酰亞胺 氣體 分離 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種高選擇性聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法，首先通過兩步有機(jī)合成，合成了一種同時(shí)含有三氟甲基和羥基的二胺單體6FDAP，然后與不同二酐通過化學(xué)亞胺化法合成三種聚酰亞胺。將制得的聚酰亞胺溶液涂抹在模板上，干燥后制得6FDAP基聚酰亞胺薄膜。本發(fā)明所述的制備方法通過化學(xué)合成合成出含有三氟甲基和羥基的二胺單體6FDAP，然后利用化學(xué)亞胺化法合成了6FDAP基聚酰亞胺，所合成的聚酰亞胺由于具有大量的三氟甲基和羥基，不僅使其具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，而且賦予其聚酰亞胺對CO2/CH4具有較高的選擇性，可用于CO2的捕集等方面，該方法的工藝簡單，成本低，環(huán)境友好，易于工業(yè)化。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種高選擇性聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法。
背景技術(shù)
近年來，由于CO2的過度排放產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，帶來的全球變暖，冰川融化等問題已經(jīng)嚴(yán)重破壞了人們賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境。因此，CO2的過度排放已經(jīng)成為人類必須要面對要且亟待解決的問題。
膜分離法是目前工業(yè)上分離和富集天然氣與煙道氣中CO2的新興方法。常用的膜分離材料主要有醋酸纖維素(CA)、聚乙烯亞胺(PEI)和聚酰亞胺(PI)等高分子材料。聚酰亞胺是由是一類由亞酰胺環(huán)連接而成的高分子材料，由于其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、疏水性強(qiáng)和化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，已得到諸多研究者的關(guān)注。氟元素是一種非常神奇的元素，在聚酰亞胺中引入氟元素，不僅可以增強(qiáng)聚酰亞胺的熱穩(wěn)定性、透光性和疏水性能，同時(shí)還會與極性氣體CO2產(chǎn)生四極-偶極相互作用，提升了CO2/CH4的選擇性。然而，到目前為止，由于“Trade-off”效應(yīng)，聚酰亞胺膜在分離二氧化碳的分離中還沒有達(dá)到非常理想的效果。因此，開發(fā)一類對CO2具有較高選擇性的含氟聚酰亞胺薄膜具有很好的應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種高選擇性聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法，利用6FDAP基聚酰亞胺中的三氟甲基和羥基能夠與CO2相互作用的性質(zhì)，有效提升了CO2/CH4選擇性，同時(shí)由于6FDAP基聚酰亞胺中含大量的氟元素，使得此類聚酰亞胺的具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性、疏水性和透光性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種高選擇性聚酰亞胺氣體分離膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)將2,2-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷(簡稱6FAP)與NMP混合加熱至40-70℃得到淡黃色的溶液A，將硝基苯甲酰氯與甲苯混合得到溶液B，在50-70℃下將溶液B緩慢滴加到溶液A中，在50-80℃下反應(yīng)1-5h，優(yōu)選為在60℃下反應(yīng)3h，將反應(yīng)液與甲醇混合后，降低溫度至室溫，有大量白色固體析出，分離析出固體，利用甲醇洗滌三次后，在90℃下真空干燥12h，得到白色固體2,2-雙(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷(簡稱6FDNP)，將6FDNP與DMF混合后，加入鈀碳，氫氣氛圍下反應(yīng)8-12h，將反應(yīng)液與去離子水混合后，分離析出固體，洗滌、干燥，得到預(yù)期二胺單體6FDAP；
(2)將二酐單體與DMAC混合溶解后，在0-25℃下加入6FDAP，并保溫反應(yīng)8-24h，之后加入脫水劑及催化劑，繼續(xù)反應(yīng)8-12h，將反應(yīng)液與乙醇混合后，分離析出固體，利用乙醇洗滌10-18h，在120-200℃下干燥20-30h，得到6FDAP基聚酰亞胺；
(3)將6FDAP基聚酰亞胺與DMAC混合得到鑄膜液，將鑄膜液涂抹在模板上，溶劑揮發(fā)后得到預(yù)制膜，將預(yù)制膜高溫?zé)崽幚恚玫剿璺蛛x膜。
進(jìn)一步地，所述二酐單體包括6FDA、TA-TFMB和TMEG中的至少一種。
進(jìn)一步地，步驟(2)中的脫水劑為醋酸酐。
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