[發(fā)明專利]包含DDSQ基元的二元胺及其制備的聚酰亞胺氣體分離膜及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310233838.4
• 申請日: 2023-03-13
• 公開（公告）號: CN116375760A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張秋禹;肖宇揚;雷星鋒;劉洋;張紫翔
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07F7/21
• 分類號: C07F7/21;B01D71/64;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 西安凱多思知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 云燕春

1.一種包含DDSQ基元的二元胺，其特征在于：所述二元胺分子結(jié)構(gòu)式為：

其中，R2代表甲基或苯基，R3代表烯基酸酐中的殘基，R4代表產(chǎn)物E中的殘基，Ph代表苯環(huán)。

2.一種包含DDSQ基元的二元胺的制備方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟1：向裝有磁子及冷凝管的反應(yīng)容器中依次加入堿類化合物、硅烷偶聯(lián)劑、醇、去離子水；開動攪拌并給體系升溫，待溫度升至60～120℃時繼續(xù)回流攪拌反應(yīng)10～30h；待體系冷卻至20～35℃時，將反應(yīng)體系抽濾，用醇洗滌濾餅2～3次，將濾餅在真空烘箱中于60～120℃干燥12～24h，得到白色粉末產(chǎn)物F；

所述堿類化合物與硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比為1:1～3.0，去離子水與硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比為1:0.2～2.0；

溶質(zhì)含量控制在15wt％～40wt％；

步驟2：將產(chǎn)物F加入到裝有磁子的三口燒瓶中，依次加入叔胺類化合物、低沸點溶劑、二氯硅烷并開動攪拌；依次在-5～5℃反應(yīng)1～3h，15～30℃反應(yīng)3～8h，抽濾，用低沸點溶劑洗滌濾餅2～4次，收集濾液并濃縮、抽濾，用醇洗滌濾餅2～3次后于60～120℃真空干燥12～24h得到白色粉末產(chǎn)物H；

所述產(chǎn)物F與叔胺類化合物的摩爾比為1:2～5，產(chǎn)物F與二氯硅烷的摩爾比為1:2～5；

溶質(zhì)含量控制在5wt％～25wt％；

步驟3：向裝有磁子的反應(yīng)容器中依次加入產(chǎn)物H、烯基酸酐、低沸點溶劑、及卡斯特催化劑，將反應(yīng)體系于氬氣氣氛下加熱至60～120℃反應(yīng)24～72h；冷卻至15-25℃后，將反應(yīng)液倒入醇中并向醇中加入去離子水，抽濾，將濾餅用去離子水洗滌2～3次，在80～160℃真空干燥12～36h得到DDSQ酸酐；

所述產(chǎn)物H與烯基酸酐的摩爾比為1:5～8，卡斯特催化劑在反應(yīng)體系中的體積分?jǐn)?shù)為0.01～0.1％；

溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～35％；

步驟4：向裝有機械攪拌的反應(yīng)容器中依次加入碳酸化合物、酚類化合物、高沸點溶劑、硝基化合物D及含磷穩(wěn)定劑M，在氬氣保護(hù)下攪拌并給體系升溫；待溫度升至80～160℃時繼續(xù)攪拌反應(yīng)15～30h；

所述碳酸化合物與酚類化合物的摩爾比為1～1.5:1；

所述硝基化合物D與酚類化合物的摩爾比為1:1～2.0；

所述含磷穩(wěn)定劑M的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～3.0％，溶質(zhì)含量控制在20wt％～30wt％；

上述各組分的質(zhì)量百分比之和為100％；

步驟5：待體系冷卻至20～35℃時，將反應(yīng)體系倒入去離子水中，析出褐色沉淀；抽濾，用去離子水洗滌濾餅2～3次，得到粗產(chǎn)物；將粗產(chǎn)物重結(jié)晶，過濾后收集濾餅并在真空烘箱中于60～120℃干燥12～24h，得到產(chǎn)物E；

步驟6：將DDSQ酸酐加入到配有分水器及冷凝回流裝置的三口燒瓶中，氬氣氛圍下加入羧酸溶劑G并開動機械攪拌，依次加入產(chǎn)物E與環(huán)己烷并加熱體系至回流；回流反應(yīng)5～12h后緩慢冷卻至20～35℃，將反應(yīng)液倒入蒸餾水中，抽濾，用蒸餾水洗滌濾餅2～3次；將濾餅在真空烘箱中于60～120℃干燥12～24h得到粉末產(chǎn)物C；

所述DDSQ酸酐與產(chǎn)物E的摩爾比為1:2；

所述產(chǎn)物E與羧酸溶劑G的摩爾比為1:100～150；

所述環(huán)己烷與羧酸溶劑G的體積比為1:3～6；

步驟7：將產(chǎn)物C溶解于溶劑J中，加入鈀碳催化劑及含磷穩(wěn)定劑M，將反應(yīng)體系置于高壓反應(yīng)釜中在常溫下于氫氣氛圍中反應(yīng)5-25h；反應(yīng)過程中氫氣的壓力維持在5～35bar；反應(yīng)結(jié)束后濾去催化劑，減壓蒸餾除去溶劑J，并用甲苯洗滌產(chǎn)物2～3次后在真空烘箱中于60～120℃干燥12～24h得到DDSQ二元胺；

所述溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-20％；

所述含磷穩(wěn)定劑M的體積分?jǐn)?shù)為1％-2％；

所述鈀碳催化劑的加入量按照1mmol的硝基對應(yīng)30-100mg的催化劑確定。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種包含DDSQ基元的二元胺的制備方法，其特征在于：所述溶劑J為甲醇、四氫呋喃、乙酸乙酯、乙腈、二氯甲烷、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的任意一種或其組合。