一种环糊精热致微孔的新型聚酰亚胺气体分离膜的制备

摘要

本发明以环糊精与芳香族二胺单体形成的包合物为基础，合成含有一定含量的环糊精的聚酰亚胺材料，利用环糊精热分解温度较低的原理，在氮气氛围下，通过控制温度与热处理时间，从而实现：1)通过引入不同大小的环糊精单体，拟控制热重排后聚酰亚胺中新增孔的大小；2)通过不同的热分解温度与环糊精单体热分解量，拟控制热重排后产生新孔的孔隙率；以气体渗透分离性能为反馈依据，制备出一系列兼具高气体渗透性能和高分离性能且整体表观孔径可控的热重排聚酰亚胺膜。最终得到适用于目前常见的CO2与H2S等酸性气体分离、O2／N2分离、有机蒸汽分离与回收以及H2分离的聚酰亚胺膜，进而一定程度上解决了聚酰亚胺膜材料在气体分离应用中普遍透气性较小以及膜组件成本较高等问题。

主权项

一种环糊精热致微孔的新型聚酰亚胺气体分离膜，其特征在于：含有环糊精聚酰亚胺类膜材料及其热处理后非对称平板膜的制备方法，其步骤如下：a.二胺包合物的形成：取一定量的芳香族二胺于水中，氮气氛围下加热回流，可观察到二胺不溶于水。再取一定量的环糊精溶于水中，加热回流待大部分二胺溶解后，过滤掉为溶解的二胺，溶液低温静置一段时间结晶，过滤得到晶体，放入真空烘箱中50～120℃烘12～24h；b.按二胺单体与二酐单体1：1～1.1的摩尔比例，投入一定量的芳香族二胺包合物、芳香族二胺以及芳香族二酐在常温下溶于极性溶剂中，氮气氛围中高速搅拌2～48h至溶液粘稠，然后加入二胺单体摩尔量2～10倍的催化剂三乙胺以及脱水剂乙酸酐，继续高速搅拌2～48h至溶液重新粘稠，然后把聚合物溶液倒入大量甲醇中沉降，然后把聚合物放入真空烘箱中50～150℃烘24～48h，制备出主链含有不同含量以及不同种类环糊精的聚酰亚胺材料备用；c.非对称膜的制备：取一定量制备好的主链含有不同含量以及不同种类环糊精的聚酰亚胺材料溶解于一定量溶剂中，控制溶液温度在20～100℃之间，然后使用刮刀在无纺布上刮膜，膜后再50～300μm之间，静置0～1000s，将膜至于溶度在0～100℃之间的非溶剂中，发生相转化得到的非对称膜，放入水中1～5天除去其中未反应的交联剂，然后把膜放入真空烘箱中50～120℃烘5～24h。得到的膜厚度在50～300μm之间，制备出含有不同含量以及不同种类的聚酰亚胺非对称膜；d.热致微孔过程控制：取含有不同含量以及不同种类的聚酰亚胺非对称膜，根据其TGA热失重分析，控制分解的温度与时间，在200～500℃之间进行热分解，时间在5～1000min，最终制备出通过控制环糊精分解量而形成微孔的热致聚酰亚胺非对称膜；e膜的保存：膜存放在干燥器中常温下保存。