[发明专利]具有梯级密度皮层的不对称气体分离膜

权利要求书

1、一种具有显著提高的气体分离渗透率，同时保持基本上恒定或改进的选择性的多组分气体分离膜，其特征在于包括一种不对称气体分离膜，该膜具有一个梯级密度皮层和实质上没有大空隙的结构，并且是由玻璃状疏水聚合物所形成，所述梯级密度皮层膜具有增大的自由体积，并且该膜的一级热Tg是高于该玻璃状疏水聚合物本体的Tg；所述梯级密度皮层膜是由一种纺丝液所形成，该纺丝液的g值不大于2；所述梯级密度皮层膜的聚合物对于一种气体混合物中的一种气体有一个分离系数，当该梯级密度皮层膜与一种涂层料以包藏接触方式相结合后，成为一种多组分气体分离膜，该膜对于该气体混合物中的该一种气体的选择渗透率与相同聚合物所制造并涂覆相同涂层料的具均匀皮层的不对称膜相比较，至少增大50%，同时对于该气体混合物中的该一种气体保持基本上恒定或提高的分离系数；对于该混合物中的该至少一对气体而言，测得的该多组分气体分离膜的分离系数是大于测得的该梯级密度皮层不对称分离膜的分离系数，并且大于测得的该涂层材料和制备该梯级密度皮层膜的聚合物材料的固有分离系数，于是测得的该多组分气体分离膜的固有分离系数大于所述测得的该涂层材料的固有分离系数。

2、按权利要求1的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述梯级密度皮层不对称膜是由玻璃状疏水聚合物和一种溶剂体系所成的纺丝液制成，所述溶剂体系包含一种路易斯酸和一种路易斯碱以及一种路易斯酸∶碱配合物，并且能够溶解所述聚合物，所述配合物容易由一种含水凝结介质所离解，其中所形成的梯级密度皮层不对称膜一般含残余溶剂量少于约0.5%（重量）。

3、按权利要求2的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述的纺丝液中含有至少32%（重量）由芳族砜聚合物组成的固体物。

4、按权利要求1的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述梯级密度皮层不对称分离膜是由g值小于1.5的纺丝液所制成。

5、按权利要求2的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述梯级密度皮层不对称分离膜是由g值不大于1.0的纺丝液所制成。

6、按权利要求1的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述多组分气体分离膜提供的选择渗透率的特征为至少提高100%。

7、按权利要求1的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中关于至少一对气体是由氢、氦、氨、二氧化碳、硫化氢、水蒸汽、氧其中之一和一氧化碳、氮、氩、六氟化硫、C₁-C₆烃其中之一所组成，对所述多组分气体分离膜测得的分离系数比测得的所述涂层材料的固有分离系数至少大35%。

8、按权利要求1的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述玻璃状疏水聚合物是得自聚砜、聚苯砜或聚醚砜的芳族砜聚合物。

9、按权利要求1的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述多组分气体分离膜对于该一种气体具有更大的分离系数和更大的气体分离渗透率。

10、按权利要求1的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述的涂覆层是：聚硅氧烷;添加有共聚物作为一种成分的聚硅氧烷;后硫化的交联的有机硅橡胶;聚磷腈;聚异戊二烯;聚合度为约2-20的聚苯乙烯;以及每分子中含约14-30个碳原子的含脂族烃基的有机化合物之中的至少一种。

11、按权利要求1的具有显著提高的气体分离渗透率的多组分气体分离膜，其中所述玻璃状疏水聚合物是聚醚砜、聚醚酰亚胺或丙烯腈-苯乙烯共聚物。