[发明专利]基于含卤原子取代的二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于含卤原子取代的二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺及其制备方法，该聚酰亚胺由一种或两种含卤原子取代的二氨基三蝶烯与一种或两种四羧酸二酐聚合而成的共聚物，或由一种或两种含卤原子取代的二氨基三蝶烯衍生物与一种或两种四羧酸二酐聚合而成的共聚物；共聚物的聚合度取值范围为1～10000；该聚酰亚胺具有优异的气体分离性能，其制备成膜后可作为气体分离薄膜在沼气分离应用中能够有效从CH₄和CO₂的气体混合物中分离出CH₄；由该种聚合物制备的膜材料可以在气体分离领域中有巨大的应用价值。例如，可以从空气中分别分理处N₂和O₂；在天然气的纯化过程中除去CO₂，得到高纯度的CH₄，在合成氨领域用于H₂的回收。

技术领域

本发明涉及气体分离膜技术领域，特别涉及一种基于含卤原子取代的二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺及其制备方法。

背景技术

分离工业在现代社会工业发展过程中扮演着越来越重要的角色，广泛应用于化工、能源及材料领域。膜分离技术不仅具有高效分离的优点，能够在温和的环境条件下工作，膜分离过程没有相变的发生，具有较低的能耗并且对环境友好，在现代分离工业技术中具有独特的竞争优势，如空气中的富氧富氮，氢气回收等，使用膜分离的方法，其投资成本可节省50％以上，经济效益显著。

目前，气体分离膜材料面临的重大挑战是现有的商业化聚合物对气体透过率较低。卤原子取代由于卤素原子直径大，键长较长，能够增加聚合物的比表面积从而提高气体在聚合物膜材料中的透过率，而且取代改性能够保持聚合物对气体较高的选择性。例如，全氟化聚合物Heflon AF，Hyflon AD，Cytop，Poly(PFMMD) 等，是特殊的气体分离聚合物膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优异的气体分离性能的基于含卤原子取代的二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺。

本发明的另一目的是提供一种上述基于含卤原子取代的二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种采用上述基于含卤原子取代的二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺制备的气体分离膜。

为此，本发明技术方案如下：

一种基于含卤原子取代的二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺，其为由一种含卤原子取代的二氨基三蝶烯与一种四羧酸二酐聚合而成的共聚物，或由一种含卤原子取代的二氨基三蝶烯衍生物与一种四羧酸二酐聚合而成的共聚物。

该共聚物的化学反应方程式如下：

其中，表示四羧酸二酐；表示含卤原子取代的二氨基三蝶烯或其衍生物；共聚物的聚合度n的取值范围为1～10000；优选，共聚物数均分子量为50000～150000；

所述含卤原子取代的二氨基三蝶烯及其衍生物为卤原子一取代的二氨基三蝶烯或其衍生物、含卤原子二取代的二氨基三蝶烯或其衍生物或卤原子三取代的二氨基三蝶烯或其衍生物；其具体化学结构式为：

其中，Ar是取代或者未取代的芳香族化合物，具体为苯、苯的衍生物、萘、萘的衍生物；X为Cl、Br或I；