本发明专利技术总体涉及气体分离膜，尤其涉及用于气体分离的具有高选择性的含氟化乙烯-丙烯聚合物的聚合物共混物膜。所述聚合物共混物膜含有氟化乙烯-丙烯聚合物以及与氟化乙烯-丙烯聚合物不同的第二种聚合物。本发明专利技术的氟化乙烯-丙烯聚合物是含有10-99摩尔％的基于2,3,3,3-四氟丙烯的结构单元和1-90摩尔％的基于偏二氟乙烯的结构单元的共聚物。与氟化乙烯-丙烯聚合物不同的第二种聚合物是选自低成本的易于加工的玻璃态聚合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于气体分离的含有氟化乙烯-丙烯聚合物的共混聚合物 膜 在先国家申请的优先权要求 本申请要求2012年11月16日递交的美国申请No. 13/679, 278的优先权。 专利
本专利技术涉及含有氟化乙烯-丙烯聚合物的聚合物共混物膜。这些膜具有对于气体 分离的高选择性并且特别用于天然气浓缩中。 专利技术背景 在过去的30-35年中，基于聚合物膜的气体分离方法的现有技术已经得到快速发 展。基于膜的技术是低成本的解决方案，并且提供了与常规分离方法相比更高的能量效率。 石油生产者和精炼者、化学公司和工业气体供应者是对于膜气体分离特别关注的。膜气体 分离的多种应用已经实现了工业成功，包括从空气富集氮气，从天然气和从增强采油除去 二氧化碳，以及从在氨吹扫气流中的氮气、甲烷和氩气除去氢气。例如，UOP的Separex?乙 酸纤维素螺旋卷绕聚合物膜目前是对于从天然气除去二氧化碳方面的国际市场领先产品。 聚合物提供了一定范围的性能，包括低成本、渗透性、机械稳定性以及易于加工 性，这些对于气体分离而言是重要的。玻璃态聚合物（即在低于其Tg的温度下的聚合物） 具有较大刚性的聚合物主链，所以与具有较小刚性主链的聚合物相比允许较小的分子例如 氢气和氦气更快地从中通过，而较大的分子例如烃则更慢地通过。乙酸纤维素（CA)玻璃态 聚合物膜广泛用于气体分离中。目前，这些CA膜用于天然气浓缩，包括除去二氧化碳。虽然 CA膜具有许多优点，但是它们在许多性能方面受限，包括选择性、渗透性以及化学稳定性、 热稳定性和机械稳定性。已经开发高性能聚合物例如聚酰亚胺（PI)、聚三甲基甲硅烷基丙 炔和聚三唑用于改进膜的选择性、渗透性和热稳定性。这些聚合物膜材料已经显示对于分 离成对气体例如C0 2/CH4、02/N2、H2/CH 4W及丙烯/丙烷（C 3H6/C3H8)的有前景的固有性能。 可商购的气体分离聚合物膜例如通过相转变和溶剂交换方法形成的CA、聚酰亚胺 和聚砜膜具有不对称的整体皮层膜结构。这些膜的特征在于具有薄的、稠密的、可选择性半 渗透的表面"皮层"和不太稠密的含空隙（或多孔）的、非选择性的载体区域，其中孔尺寸 是从在载体区域中的大尺寸到在"皮肤"附近的非常小的尺寸范围。但是，制备这些具有无 缺陷皮层的不对称整合皮层膜是十分复杂和麻烦的。在皮层中的纳米孔或缺陷的存在降低 了膜选择性。另一种类型的可商购的气体分离聚合物膜是薄膜复合（或TFC)膜，其含有沉 积在多孔载体上的选择性薄皮层。TFC膜可以从CA、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚 酰亚胺、硝酸纤维素、聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等形成。制备不含缺陷的TFC膜也是困难 的，并且需要多个步骤。另一种减少或消除在不对称膜的皮层中的纳米孔或缺陷的方式是 制备含有较多孔的和含显著空隙的选择性"母"膜的不对称膜，例如聚砜或乙酸纤维素，如 果其不是多孔的，其将具有高选择性，其中母膜被材料例如聚硅氧烷、硅橡胶或可UV固化 的环氧基硅氧烷涂覆，并且这些材料与多孔母膜进行包藏接触，此涂料填充了表面孔和其 它含空隙的缺陷。但是这些涂膜的涂料会被溶剂溶胀，具有差的耐久性，对于烃污染物的耐 性差，并且对于被所吸附的穿透分子例如〇)2或C 3H6的塑化耐性差。 这些现有技术膜的许多缺点在本专利技术中得以改进，本专利技术提供了一种新型的聚合 物共混物膜，其具有高的对于气体分离的选择性，更尤其用于天然气浓缩中。本专利技术中的聚 合物共混物膜含有氟化乙烯-丙烯聚合物。 专利技术概述 本专利技术中制备了一种新型的含有氟化乙烯-丙烯聚合物的聚合物共混物膜，其具 有高的对于气体分离的选择性。 本专利技术总体涉及气体分离膜，更尤其是用于气体分离的具有高选择性的含有氟化 乙烯-丙烯聚合物的聚合物共混物膜。所述聚合物共混物膜含有氟化乙烯-丙烯聚合物以 及与氟化乙烯-丙烯聚合物不同的第二种聚合物。在本专利技术中，氟化乙烯-丙烯聚合物是 含有10-99摩尔％的基于2, 3, 3, 3-四氟丙烯的结构单元和1-90摩尔％的基于偏二氟乙烯 的结构单元的共聚物。氟化乙烯-丙烯聚合物可以含有从其它单体衍生的结构单元，其它 单体例如是六氟丙烯。 在本专利技术中，与氟化乙烯-丙烯聚合物不同的第二种聚合物是选自低成本的易于 加工的玻璃态聚合物。优选的是，在本专利技术中，与氟化乙烯-丙烯聚合物不同的第二种聚合 物显示相对于甲烷的二氧化碳选择性在35°C和791kPa(100psig)纯二氧化碳或甲烷压力 下是至少10、更优选至少20。在本专利技术所述的聚合物共混物膜中，与氟化乙烯-丙烯聚合物 不同的第二种聚合物可以选自、但不限于：聚醚砜，磺化聚醚砜，纤维素聚合物例如乙酸纤 维素和三乙酸纤维素，聚酰胺，聚酰亚胺，聚亚芳基醚例如聚苯醚和聚二甲苯醚，聚氯乙烯， 聚氟乙烯，聚偏二氯乙烯，聚偏二氟乙烯，聚乙烯醇，具有固有微孔隙率的聚合物，以及它们 的混合物。在本专利技术所述的聚合物共混物膜中，一些优选的与氟化乙烯-丙烯聚合物不同 的第二种聚合物包括但不限于：乙酸纤维素，三乙酸纤维素，聚酰亚胺，具有固有微孔隙率 的聚合物，以及它们的混合物。 在本专利技术中所述的含有氟化乙烯-丙烯聚合物的聚合物共混物膜可以具有无孔 的对称结构；具有负载在多孔载体层顶部上的无孔的选择性薄层的不对称结构，其中所述 两层都由所述共混物聚合物制成；或是具有负载在多孔载体层顶部上的无孔的选择性薄层 的不对称结构，其中所述无孔的选择性薄层由所述共混物聚合物制成，所述多孔载体层由 不同的聚合物材料或无机材料制成。本专利技术的含有氟化乙烯-丙烯聚合物的聚合物共混物 膜可以制成任何方便的几何形状，例如平片（或螺旋形缠绕），盘，管，或中空纤维。本专利技术 的具有平片或中空纤维几何形状的含有氟化乙烯-丙烯聚合物的聚合物共混物膜可以具 有不对称整合的皮层结构或薄膜复合结构。 用于溶解氟化乙烯-丙烯聚合物和与氟化乙烯-丙烯聚合物当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚合物共混物膜，其含有氟化乙烯‑丙烯共聚物以及与所述氟化乙烯‑丙烯共聚物不同的第二种聚合物，其中所述氟化乙烯‑丙烯共聚物含有10‑99摩尔％的基于2,3,3,3‑四氟丙烯的结构单元和1‑90摩尔％的基于偏二氟乙烯的结构单元。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·刘，Z·奥斯曼，C·鲁，A·J·波斯，R·R·辛格，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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