基于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技术

本发明专利技术公开了一种基于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CH

【技术实现步骤摘要】
基于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
本专利技术涉及气体分离膜
，特别涉及一种基于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。
技术介绍
21世纪，现代科技和工业的发展迅猛。工业上对于不同气体的需求量不断增加，也对气体分离领域有着越来越高的要求。其中，膜气体分离比传统的深冷分离、变压吸附等技术相比具有占地面积小、安装灵活等优点。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。刚性扭曲基元可以增加聚合物的比表面积，从而提高气体在聚合物膜材料种的透过率，而且刚性扭曲基元能够保持聚合物对气体较高的选择性。聚酰亚胺作为一种结构可设计的聚合物，在气体分离领域有良好的应用前景。大量文献报道将不同的刚性扭曲基元例如SBI、SBF、Trip和TB等结构引入聚酰亚胺结构中可以增加其气体透过率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有优异的气体分离性能的基于二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺。本专利技术的另一目的是提供一种上述基于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。本专利技术的另一目的是提供一种采用上述基于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，本专利技术技术方案如下：一种基于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；所述二氨基三蝶烯及其衍生物的化学结构式为：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；所述四羧酸二酐包括但不仅限于4,4'-联苯四甲酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、1,6,7,12-四氯苝-3,4,9,10-四甲酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,6,7,12-四氯四芳基四羧酸二酐、3-甲基戊二酐、meso-丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐、2-溴萘-1,4,5,8-四羧酸1,8,4,5-二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、二乙烯基三胺基五乙酸二酐、2,6-二溴萘-1,4,5,8-四甲酸二酐、1,6,2,3-二酐-β-D-吡喃甘露糖、3,3',4,4'-二苯基磺酰基四甲酸二酐、二溴均苯四甲酸二酐、二环己基-3,4,3',4'-四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、三环[6.4.0.0(2,7)]十二烷-1,8,2,7-四羧酸二酐、二乙烯基三胺基五乙酸二酐、3-甲基戊二酐、3-(叔-丁基二甲基硅氧基)戊二酐、二萘嵌苯-3,4,9,10-四甲酸二酐、双酚A二酐、六氟二酐(6FDA)、SBIDA、N,N,N',N'-四(对氨基苯基)对苯二胺(TPDA)、螺芴二酐(SBFDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、二乙基蒽二酐(EA-DA)。一种基于二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺，其为由一种或两种二氨基三蝶烯与两种四羧酸二酐聚合而成的共聚物，或由一种或两种二氨基三蝶烯衍生物与两种四羧酸二酐聚合而成的共聚物。该共聚物的其中一种情况的化学反应方程式如下：其中，分别表示两种不同的四羧酸二酐；分别表示两种不同的二氨基三蝶烯或其衍生物；共聚物的聚合度(m+n)的取值范围为1～10000；优选，共聚物数均分子量为50000～150000；所述二氨基三蝶烯及其衍生物的化学结构式为：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；所述四羧酸二酐包括但不仅限于4,4'-联苯四甲酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、1,6,7,12-四氯苝-3,4,9,10-四甲酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,6,7,12-四氯四芳基四羧酸二酐、3-甲基戊二酐、meso-丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐、2-溴萘-1,4,5,8-四羧酸1,8,4,5-二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、二乙烯基三胺基五乙酸二酐、2,6-二溴萘-1,4,5,8-四甲酸二酐、1,6,2,3-二酐-β-D-吡喃甘露糖、3,3',4,4'-二苯基磺酰基四甲酸二酐、二溴均苯四甲酸二酐、二环己基-3,4,3',4'-四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、三环[6.4.0.0(2,7)]十二烷-1,8,2,7-四羧酸二酐、二乙烯基三胺基五乙酸二酐、3-甲基戊二酐、3-(叔-丁基二甲基硅氧基)戊二酐、二萘嵌苯-3,4,9,10-四甲酸二酐、双酚A二酐、六氟二酐(6FDA)、SBIDA、N,N,N',N'-四(对氨基苯基)对苯二胺(TPDA)、螺芴二酐(SBFDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、二乙基蒽二酐(EA-DA)。一种基于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，其具体步骤为：将等摩尔的二氨基三蝶烯或其衍生物与四羧酸二酐溶于间甲酚中，并向反应溶液中加入异喹啉作为催化剂，引发共聚反应；反应结束后，将所得共聚物在乙醇中析出，并经过索氏提取除去聚合物中混有的间甲酚，得到聚酰亚胺。优选，共聚反应的条件为：反应温度为80～180℃，反应时间为1～24h。一种采用上述基于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而成的气体分离膜。其中，所述气体分离膜为均质膜或非均质膜；所述非均质膜包括中空纤维膜和复合膜的活性分离皮层。该基于二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺具有优异的气体分离性能，具体来说，其对He、H2、O2、CO2四种气体透过率很高，而对N2、CH4的气体透过率很低；因此，将该聚酰亚胺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。附图说明...

【技术保护点】
1.一种基于二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺，其特征在于，其为由一种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；其中，共聚物的聚合度取值范围为1～10000；/n所述二氨基三蝶烯及其衍生物的化学结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺，其特征在于，其为由一种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；其中，共聚物的聚合度取值范围为1～10000；
所述二氨基三蝶烯及其衍生物的化学结构式为：



其中，Ar为苯、苯的衍生物、萘或萘的衍生物；X为Cl、Br或I；
所述四羧酸二酐为4,4'-联苯四甲酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、1,6,7,12-四氯苝-3,4,9,10-四甲酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,6,7,12-四氯四芳基四羧酸二酐、3-甲基戊二酐、meso-丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐、2-溴萘-1,4,5,8-四羧酸1,8,4,5-二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、二乙烯基三胺基五乙酸二酐、2,6-二溴萘-1,4,5,8-四甲酸二酐、1,6,2,3-二酐-β-D-吡喃甘露糖、3,3',4,4'-二苯基磺酰基四甲酸二酐、二溴均苯四甲酸二酐、二环己基-3,4,3',4'-四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、三环[6.4.0.0(2,7)]十二烷-1,8,2,7-四羧酸二酐、二乙烯基三胺基五乙酸二酐、3-甲基戊二酐、3-(叔-丁基二甲基硅氧基)戊二酐、二萘嵌苯-3,4,9,10-四甲酸二酐、双酚A二酐、六氟二酐、SBIDA、N,N,N',N'-四(对氨基苯基)对苯二胺、螺芴二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐或二乙基蒽二酐。


2.一种基于二氨基三蝶烯及其衍生物制备的气体分离用聚酰亚胺，其特征在于，其为由一种或两种二氨基三蝶烯与两种四羧酸二酐聚合而成的共聚物，或由一种或两种二氨基三蝶烯衍生物与两种四羧酸二酐聚合而成的共聚物；其中，共聚物的聚合度取值范围为1～10000；
所述二氨基三蝶烯及其衍生物的化学结构式为：



其中，Ar为苯、苯的衍生物、萘或萘的衍生物；X为...

【专利技术属性】
技术研发人员：程博闻，李凯华，于道明，马小华，朱芷杨，李玘璇，朱文举，厉宗洁，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12