[发明专利]聚芳芴醚酮Am-PAFEK和PIM-1气体分离混合膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种新型聚芳芴醚酮Am‑PAFEK和自具微孔高分子聚合物PIM‑1气体分离混合膜及其制备方法，属于高分子化学和气体分离膜技术领域。该气体分离膜为Am‑PAFEK和PIM‑1混合膜，首先将氨基、芴基，酮键、和醚键成功引入同一分子链，合成了聚芳芴醚酮聚合物，然后合成固有微孔，具有超高气体通量的PIM‑1聚合物。本发明中聚芳芴醚酮主链上有氨基基团，可以和二氧化碳发生非共价键相互作用进而增强二氧化碳在分离膜的溶解性，聚芳芴醚酮的气体选择性较高，而PIM‑1的透气性要比Am‑PAFEK高几个数量级，将两者混合协同调节气体渗透性和选择性，使本发明制得新型聚芳芴醚酮Am‑PAFEK和PIM‑1混合膜同时具有较好的渗透性和选择分离性，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子化学和气体分离膜领域，具体涉及一种聚芳芴醚酮Am-PAFEK和PIM-1气体分离混合膜及其制备方法。

背景技术

CO₂作为一种温室气体，是化石燃烧的主要产物。温室气体大量排放所产生的温室效应，是自本世纪初人类面临的最大挑战。这不仅是环境的问题，也影响着全球人类政治、经济等各个方面的发展，因而，“温室效应”引起的气候变化已成为全球关注热点因此，研究如何有效的捕集和回收二氧化碳对降低温室气体的排放具有重要意义。高效、低能耗和环境友好的 CO₂捕集技术是解决能源气体净化和温室气体减排问题的关键。膜技术以其高效、低碳、绿色等特点在 CO₂捕集领域显示出良好的发展前景，开发高性能 CO₂分离膜材料具有重要的理论价值和现实意义理论上良好的气体分离膜材料应同时具备高的气体透过性和选择性，但是气体分离膜的渗透性和选择性之间存在相互制约关系，所以研究一种兼具高渗透性和选择性的膜材料迫在眉睫。目前,聚合物共混已被公认为一种节约时间和成本的有效技术之一。聚芳醚类聚合物是主链上具有刚性苯环的玻璃态芳香族聚合物，因为其具有较高的选择性、力学性能、耐化学稳定性以及能够在高温下连续操作等特点，常常被用于分离膜材料。本文中聚芳芴醚酮聚合物主链上含有氨基基团可增加二氧化碳的溶解度，芴基基团是大刚性基团，可以提高聚合物膜的气体分离性能。另一种共混膜材料是固有微孔聚合物PIM-1，PIM-1因其主链不能自由转动阻碍了分子链间的有效堆积，促使其内部形成连续的微孔，再加上良好的成膜性能，是目前非常具有应用前景的气体分离膜材料，但是存在气体选择性低的问题。因此，在本研究中将Am-PAFEK和 PIM-1两种聚合物以不同配比混合在一起，两者可能会协同调节气体选择性和渗透性，以开发一种新的高性能的气体分离膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型聚芳芴醚酮Am-PAFEK和PIM-1气体分离混合膜及其制备方法，该膜具有较好的气体分离性能。

本发明提供一种新型聚芳芴醚酮Am-PAFEK和PIM-1气体分离混合膜的制备方法，该方法包括：

步骤一：在反应容器中加入双酚芴、4,4’-二氟二苯甲酮、双酚芴、双酚A和4-氨基苯基对苯二酚进行聚合反应，得到聚芳芴醚酮；

步骤二：将步骤一得到的聚芳芴醚酮溶解，得到聚合物溶液。

步骤三：在反应容器中加入5,5’,6,6’一四羟基一3,3,3’,3’一四甲基一1,1’一螺旋联吲哚、四氟对苯二腈进行聚合反应,得到PIM-1聚合物。

步骤四：将步骤三得到的PIM-1聚合物溶解，得到聚合物溶液。

步骤五：将步骤二和步骤四得到的聚合物溶液混合搅拌并铺成膜，将铺好的膜泡在甲醇中，后得到新型聚芳芴醚酮和PIM-1混合膜。