[发明专利]具有中孔颗粒的混合基质膜及其制备方法

权利要求书

1、用于流体分离的混合基质膜，包括：

连续相聚合物与散布于其中的无机分子筛，该聚合物具有至少20的CO₂/CH₄选择性和该分子筛具有至少0.1cc STP/g的中孔隙率；

与由纯聚合物制备的膜相比，该混合基质膜的CO₂渗透性提高至少30％，而选择性的任何降低不超过10％。

2、如权利要求1所述的膜，其中：

该分子筛具有至少0.15cc STP/g的中孔隙率。

3、如权利要求1所述的膜，其中：

与由纯聚合物制备的膜相比，渗透性提高至少50％，而选择性的任何降低不超过10％。

4、如权利要求1所述的膜，其中：

该聚合物具有至少30的CO₂/CH₄选择性。

5、如权利要求1所述的膜，其中：

该膜中的分子筛的载量为20-50体积％。

6、如权利要求1所述的膜，其中：

该聚合物包括取代或未取代的聚合物并且选自聚砜；聚苯乙烯类，包括含苯乙烯的共聚物，包括丙烯腈-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物和苯乙烯-乙烯基苄基卤化物共聚物；聚碳酸酯；纤维素聚合物，包括乙酸丁酸纤维素、丙酸纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、硝基纤维素；聚酰胺和聚酰亚胺，包括芳基聚酰胺和芳基聚酰亚胺；聚醚；聚醚酰亚胺；聚醚酮；聚芳醚，包括聚苯醚和聚二甲苯醚；聚(酯酰胺-二异氰酸酯)；聚氨酯；聚酯(包括聚芳酯)，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚甲基丙烯酸烷基酯，聚丙烯酸酯，聚(对苯二甲酸亚苯基酯)；聚吡咯酮；聚硫化物；由除了上述以外的具有α-烯属不饱和键的单体制备的聚合物，包括聚乙烯，聚丙烯，聚(1-丁烯)，聚(4-甲基-1-戊烯)，聚乙烯基类，包括聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚偏二氯乙烯，聚偏二氟乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯基酯包括聚乙酸乙烯酯和聚丙酸乙烯酯，聚乙烯基吡啶，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基醚，聚乙烯基酮，聚乙烯基醛包括聚乙烯醇缩甲醛和聚乙烯醇缩丁醛，聚乙烯基酰胺，聚乙烯基胺，聚乙烯基氨基甲酸酯，聚乙烯基脲，聚磷酸乙烯酯和聚硫酸乙烯酯；聚烯丙基类；聚苯并苯并咪唑；聚酰肼；聚二唑；聚三唑；聚苯并咪唑；聚碳化二亚胺；聚膦嗪；以及互聚物，包括含有上述的重复单元的嵌段互聚物，包括丙烯腈-溴乙烯-对磺基苯基甲基烯丙基醚的钠盐的三元共聚物；以及含有任何上述聚合物的接枝物和共混物，其中提供取代聚合物的典型取代基包括卤素，包括氟、氯和溴；羟基；低级烷基；低级烷氧基；单环芳基；和低级酰基。

7、如权利要求1所述的膜，其中：

该连续相聚合物选自聚醚酰亚胺，聚酰亚胺，6FDA/BPDA-DAM，6FDA-6FpDA和6FDA-IPDA。

8、如权利要求1所述的膜，其中：

该分子筛选自CVX-7和SSZ-13。

9、如权利要求1所述的膜，其中：

该分子筛选自铝磷酸盐(AlPO)、硅铝磷酸盐(SAPO)、金属-铝磷酸盐(MeAPO)、元素铝磷酸盐(ElAPO)、金属-硅铝磷酸盐(MeAPSO)和元素硅铝磷酸盐(ElAPSO)中的至少一种。

10、如权利要求1所述的膜，其中：

该分子筛是小孔分子筛。

11、如权利要求1所述的膜，其中：

该分子筛的结构为AEI、CHA、ERI、LEV、AFX、AFT和GIS中的至少一种。

12、从含有气体组分的混合物的原料流中分离气体组分的方法，该方法包括：

(a)提供混合基质膜，该混合基质膜包括连续相聚合物和散布于其中的分子筛，该膜具有进料侧和渗透物侧，该聚合物具有至少20的CO₂/CH₄选择性，该分子筛具有至少0.1cc STP/g的中孔隙率；和

(b)将含有第一和第二气体组分的混合物的原料流引入到该膜的进料侧，从进料侧排出第一气体组分贫化的渗余物料流，以及从渗透物侧排出富含第一气体组分的渗透物料流；

与由纯聚合物制备的膜相比，该混合基质膜的CO₂渗透性提高至少30％，而选择性的任何降低不超过10％。