[发明专利]半脂环族聚酰亚胺及其薄膜在气体分离中的应用

权利要求书

1.一种半脂环族聚酰亚胺薄膜在氢气分离中的应用，其特征在于：所述半脂环族聚酰亚胺薄膜是由半脂环族聚酰亚胺制备得到的，所述半脂环族聚酰亚胺具有如式(I)所示的结构：

其中，10＜n＜500，R选自下式中任一者所示的结构：

其中，虚线代表氨基的接入位置；

所述半脂环族聚酰亚胺薄膜的制备方法包括：

在保护性气氛下，使包含降冰片烷-2-螺-α-环戊酮-α′-螺-2″-降冰片烷-5，5″，6，6″-四甲酸二酐、二元胺、催化剂和溶剂的混合反应体系于60～80℃反应1～2h，制得预聚物；

将所述预聚物升温至150～200℃，继续反应6～12h，制得半脂环族聚酰亚胺；

以及，将所述半脂环族聚酰亚胺进行成膜处理，获得所述半脂环族聚酰亚胺薄膜；

所述二元胺选自6-氨基-1-(4-氨基苯基)-1，3，3-三甲基茚、2，8-二氨基-4，10-二甲基-6H，12H-5，11-甲基二苯[b，f][1，5]二氮芳辛、3，9-二氨基-4，10-二甲基-6H，12H-5，11-甲基二苯[b，f][1，5]二氮芳辛、2，6-二氨基三蝶烯、1，3，7，9-四甲基-4b，5，5a，9b，10，10a-六氢-5，10-甲基苯并[3，4]环丁[1，2-b]联苯-2，8-二胺/1，3，6，8-四甲基-4b，5，5a，9b，10，10a-六氢-5，10-甲基苯并[3，4]环丁[1，2-b]联苯-2，7-二胺中的任意一种或两种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述催化剂选自碱性催化剂和/或酸性催化剂；所述碱性催化剂选自异喹啉和/或三乙胺；所述酸性催化剂选自苯甲酸和/或对羟基苯甲酸。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述溶剂选自间甲酚、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述保护性气氛选自氮气气氛和/或惰性气体气氛；所述惰性气体气氛选自氩气和/或氦气。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述半脂环族聚酰亚胺薄膜的制备方法还包括：在制备半脂环族聚酰亚胺的反应完成后，对所获混合物进行纯化、干燥处理，之后再进行成膜处理。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述纯化处理包括：将所获混合物进行索式提取12～24h；所述索式提取采用的溶剂选自乙醇。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述纯化处理包括：将所获混合物溶于有机溶剂，再使用乙醇与水的混合溶液进行析出、过滤处理；所述有机溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、间甲酚、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述成膜处理包括：将所述半脂环族聚酰亚胺溶于有机溶剂，之后采用流延法进行成膜处理，获得所述半脂环族聚酰亚胺薄膜；其中，所述有机溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、间甲酚、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用具体包括：以所述半脂环族聚酰亚胺薄膜从氢气/甲烷混合气或者氢气/氮气混合气中分离氢气。

10.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述半脂环族聚酰亚胺薄膜的厚度为60～80μm；所述半脂环族聚酰亚胺薄膜的比表面积大于90m²/g。