聚酰亚胺共混物及其制备方法和使用方法技术

本公开内容的实施方案描述了聚酰亚胺共混组合物、聚酰亚胺共混组合物的制备方法、聚酰亚胺的使用方法、包含聚酰亚胺共混物的膜、包含聚酰亚胺共混物的膜的制备方法、使用包含聚酰亚胺共混物的膜分离混合物的方法等等。

Polyimide blends and their preparation methods and application methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚酰亚胺共混物及其制备方法和使用方法
技术介绍
近十年以来，自由体积高的玻璃状自具微孔聚合物(PIM)得到了发展和广泛研究。PIM兼具高内表面积和设计灵活性，可以潜在地在许多重要的工业应用中得到利用，包括催化、小分子的选择性吸附、用于痕量物质检测的传感器、气体存储和基于膜的分离。这些材料的微孔性是由于它们具有刚性和扭曲的大分子结构，其在固态下非高效折叠(pack)。然而，仍然需要新颖的定制设计的构建模块(buildingblock)来进一步修饰和开发新的PIM，以进一步增强其理想的性质和应用。概述总体来说，本公开内容的实施方案描述了聚酰亚胺共混组合物、聚酰亚胺共混组合物的制备方法、聚酰亚胺的使用方法、包含聚酰亚胺共混物的膜、包含聚酰亚胺共混物的膜的制备方法、使用包含聚酰亚胺共混物的膜分离混合物的方法等等。因此，本公开内容的实施方案描述了聚酰亚胺共混组合物，其包括第一6FDA型聚酰亚胺均聚物和第二6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第一聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羟基的二价基团，其中第二聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羧基的二价基团。本公开内容的实施方案描述了一种包含聚酰亚胺共混物的膜，所述聚酰亚胺共混物包含第一6FDA型聚酰亚胺均聚物和第二6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第一聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羟基的二价基团，其中第二聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羧基的二价基团。本公开内容的实施方案描述了一种制备聚酰亚胺共混物膜的方法，包括将第一6FDA型聚酰亚胺均聚物和第二6FDA型聚酰亚胺均聚物进行混合，所述混合足以形成均匀溶液，其中第一聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羟基的二价基团，第二聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羧基的二价基团；浇铸该均匀溶液；和去除溶剂。本公开内容的实施方案描述了一种分离流体混合物的方法，包括将流体混合物与包含聚酰亚胺共混物的膜进行接触，其中流体混合物包含两种或更多种化学物质，其中聚酰亚胺共混物包含第一6FDA型聚酰亚胺均聚物和第二6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第一聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羟基的二价基团，其中第二聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羧基的二价基团；和从流体混合物中捕获至少一种化学物质。在下面的描述中阐述一个或多个具体实例。其他特征、目的和优点在说明书和权利要求中体现。附图说明本书面公开内容描述的说明性实施方案是非限制且非穷尽性的。在不一定按比例绘制的附图中，在若干视图中相同的数字描述了基本相似的构成。具有不同字母后缀的相同数字表示基本相似构成的不同实例。附图通过示例而非限制的方式说明了本文件中所讨论的各种实施例。参考附图中描绘的说明性实施方案，其中：图1是根据本公开内容的一个或多个实施方案的制备聚酰亚胺共混物的方法的流程图。图2是根据本公开内容的一个或多个实施方案的制备聚酰亚胺共混物膜的方法的流程图。图3是根据本公开内容的一个或多个实施方案的分离流体混合物的方法的流程图。图4A-4B是根据本公开内容的一个或多个实施方案，利用2008年现有技术的Robeson权衡曲线说明聚酰胺共混物和聚酰亚胺均聚物对(A)H2/CH4和(B)O2/N2的气体分离性能的图解视图。详细描述本公开内容的专利技术是关于聚酰亚胺共混物、聚酰亚胺的制备方法、聚酰亚胺的使用方法、包含聚酰亚胺共混物的膜、使用共混物膜分离混合物的方法等等。本公开内容首次将OH-和COOH-官能化的均聚物作为聚酰亚胺共混物的构建模块。特别地，本公开内容提供一种聚酰亚胺共混物，所述聚酰亚胺共混物从含有羟基官能化的二胺重复单元(例如，4,4’-(六氟异亚丙基)-邻苯二甲酸酐[6FDA])的第一均聚物和含有羧基官能化的二胺重复单元(例如，6FDA型)的第二均聚物制备。特别地，与商业上使用的气体分离膜材料相比，聚酰亚胺共混物的实施方案表现出非常高的选择性和更高的气体渗透性。由于这些材料具有良好的溶解性、热稳定性和化学稳定性，它们可以在航空航天工业、电子工业、高温粘合、分离膜、复合材料、用于痕量物质检测的传感器以及高温粘合和复合材料匹配相关的广泛工业应用中得到实施。聚酰亚胺共混物可用于制备膜，例如，所述膜可用于流体分离。OH-和COOH基团的相互作用是产生极具选择性聚酰亚胺共混物膜的设计原理。在一个实施方案中，本公开内容所述膜可以用于基于膜的气体分离应用，包括工业应用例如空气分离(如现场生产氮气和富氧空气(O2/N2))、氢气回收(H2/N2和H2/CH4)、天然气净化(CO2/CH4)、天然气中的酸性气体去除、天然气中的氮气去除、烯烃/石蜡分离以及烟气中的碳捕获(CO2/N2)。定义下面列举的术语如下所述定义。本公开内容中的所有其他术语和短语应根据本领域技术人员所理解的普通含义来解释。如本文所用，“取代”是指在不超过指定原子正常化合价的情况下，指定原子上的任何一个或更多个氢均可以用选择的指定基团取代。如本文所用，“脂族基团(aliphatic)”或“脂族基团(aliphaticgroup)”是指饱和或不饱和的、直链或支链的、环状(非芳族)或杂环(非芳族)的、包含例如烷基、烯基、炔基、烷烃、烯烃和炔烃的烃或烃基。所述脂族基团包括取代或未取代的。如本文所用，“环状”基团是指环状烃，所述环状烃具有稳定的4、5、6、7、8、9、10、11或12元的(如碳原子或杂原子)(除非原子个数另有说明)单环、双环或三环。所述环状包括取代或未取代的。如本文所用，“烷基(alkyl)”或“烷基(alkylgroup)”是指直链或支链的饱和脂族烃(如1至20个碳原子、1至10个碳原子，或1至6个碳原子)，其可以是饱和的或不饱和的。烷基的实例包括但不限于异丙基、仲丁基、叔丁基和异戊基。所述烷基包括取代或未取代的。术语“取代”，如在“取代烷基”、“取代芳基”、“取代杂芳基”等中的“取代”，是指被取代基团可以含有取代一个或更多个氢的基团，例如烷基、羟基、氨基、卤素、三氟甲基、氰基、-NH(低级烷基)、-N(低级烷基)2、低级烷氧基、低级烷硫基或羧基，因此包括术语卤代烷基、烷氧基、氟苄基和下文所述的含硫和磷的取代物。如本文所用，“卤代”、“卤素”或“卤素基团”是指氟、氯、溴、碘及其基团。此外，当用于复合词时，例如“卤代烷基”或“卤代烯基”，“卤代”是指其中一个或更多个氢原子被卤素基团取代的烷基或烯基。卤代烷基的实例包括但不限于三氟甲基、三氯甲基、五氟乙基、五氯乙基。如本文所用，“芳基”是指约4至约14个碳原子优选约6至约10个碳原子的芳族单环或多环环系。示例性的芳基包括苯基或萘基，或取代的苯基或取代的萘基。所述芳基包括取代或未取代的。如本文所用，“杂芳基”表示具有碳原子(例如，4至14个)和一个或更多个非碳原子(例如，1至6个)(例如氧、氮、和硫)的芳环或稠环结构，所述一个或更多个非碳原子在环中或在稠环结构中的一个或更多个环中。优选的实例是呋喃基、咪唑基、吡喃基、吡咯基、吡啶基。所述杂芳基包括取代或未取代的。本公开内容的实施方案描述了一种聚酰亚胺共混组合物。聚酰亚胺共混组合物通常可包含一种或更多种聚酰亚胺均聚物。在许多实施方案中，聚酰亚胺共混组合物包含两种聚酰亚胺均聚物或至少两种聚酰亚胺均聚物。在一个实施方案中，至少有一种聚酰亚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺共混组合物，其包含：第一6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第一聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羟基的二价基团；和第二6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第二聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羧基的二价基团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.06 US 62/454,9501.一种聚酰亚胺共混组合物，其包含：第一6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第一聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羟基的二价基团；和第二6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第二聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羧基的二价基团。2.根据权利要求1所述的组合物，其中第一6FDA型聚酰亚胺均聚物由下式表征：其中m和n各自独立地为1至10,000。3.根据权利要求1所述的组合物，其中第二6FDA型聚酰亚胺均聚物由下式表征：其中m和n各自独立地为1至10,000。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述具有一个或更多个羟基(Q)的二价基团由下式中的一个或更多个表征：5.根据权利要求4所述的组合物，其中每个R1和R2各自独立地为以下的一种或更多种：其中p为1-6的直链或支链CpH2p+1、芳基、卤素或腈基。6.根据权利要求5所述的组合物，其中一个或更多个H被取代为一个或更多个卤素。7.根据权利要求4所述的组合物，其中A是被取代或未被取代的C5-C20芳环。8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述具有一个或更多个羧基(Z)的二价基团由下式表征：其中R是H或C1-C6烷基，其中每个C1-C6烷基是取代的或未被取代的，是直链的或支链的。9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一6FDA型聚酰亚胺均聚物由下式表征：其中所述第二6FDA型聚酰亚胺均聚物由下式表征：其中m和n各自独立地为1至10,000；其中每个R3和R4各自独立地为以下的一种或更多种：其中p为1-6的直链或支链CpH2p+1、芳基、卤素或腈基。10.一种膜，其包含：聚酰亚胺共混物，所述聚酰亚胺共混物包含：第一6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第一聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羟基的二价基团；和第二6FDA型聚酰亚胺均聚物，其中第二聚酰亚胺均聚物包含具有一个或更多个羧...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·平瑙，N·阿拉斯莱，马小华，Y·王，
申请(专利权)人：阿卜杜拉国王科技大学，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA