一种GO基恶唑型混合基质膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种GO基恶唑型混合基质膜及其制备方法，包括以下步骤：制备2

【技术实现步骤摘要】
一种GO基恶唑型混合基质膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，尤其是涉及一种GO基恶唑型混合基质膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着工业经济的快速发展，全世界的化石能源消耗与日俱增。大气中CO2的浓度过高，引起了极端气候频发、海平面不断上升、土地沙漠化、物种多样化减少等危害。因此对于CO2的分离与捕集是一件刻不容缓的任务。
[0003]对于CO2的分离技术主要有吸收、吸附、低温精馏、膜分离法，其中膜分离法因其能耗低、占地面积小、环境友好等优势成为未来分离技术的主导。在众多膜材料中，混合基质膜能够综合利用填料及基膜的两种优势，相比于纯膜，其对于CO2的渗透通量和CO2的选择性，得到极大提升。
[0004]聚酰亚胺(PI)是一种主链含有亚酰胺环的高分子材料，被誉为“21世纪最有希望的工程塑料之一”，位于塑料材料的金字塔顶端。具有优异的热稳定性、耐化学、良好的机械性能及疏水性能。以此作为基膜能够应用于各种苛刻的条件下，基膜本身具有良好的CO2/CH4选择性。石墨烯(GO)是一种二维材料，在片层中存在一定的空隙。以GO作为填料，其空隙能够为气体的渗透提供孔道，增强其CO2的渗透通量。
[0005]目前，以聚酰亚胺作为基膜，综合性能较为优异，但是CO2的渗透通量偏低。引入填料GO进行掺杂，能够极大程度上解决这一问题。但是由于GO是一种无机材料，利用纯GO进行掺杂制备混合基质膜时，会发生界面缺陷，产生过多的非选择性孔隙，降低CO2的选择性。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种GO基恶唑型混合基质膜及其制备方法，以解决界面缺陷问题，改善分离性能。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种GO基恶唑型混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、制备2
‑
(4
‑
氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并恶唑；
[0010]S2、制备恶唑型聚酰亚胺；
[0011]S3、制备功能化石墨烯；
[0012]S4、将恶唑型聚酰亚胺、功能化石墨烯与DMAC混合均匀得到铸膜液，将铸膜液涂抹在模板上，干燥得到预制膜，将预制膜高温处理，得到所需混合基质膜。
[0013]本专利技术的专利技术构思在于，首先合成2
‑
(4
‑
氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并恶唑(APBOA)，与六氟二酐(6FAD)合成恶唑型聚酰亚胺，恶唑环与CO2具有较强的亲和力，因此6FDA
‑
APBOA型聚酰亚胺具有很高的CO2/CH4选择性，GO经过离子液体功能化后，解决了界面缺陷问题，由此制备的混合基质膜，具有非常优异的CO2分离性能。
[0014]进一步地，步骤S1中制备2
‑
(4
‑
氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并恶唑的方法包括以下步骤：
[0015]S11、将对硝基苯甲酰氯溶液降温后，加入2
‑
氨基
‑5‑
硝基苯酚与缚酸剂的混合溶液进行反应，得到反应液；
[0016]S12、过滤反应液，将得到的固体干燥后溶于第一溶剂中，加入第一催化剂，加热至反应完全，蒸干溶剂，得到2
‑
(4
‑
硝基苯基)
‑5‑
硝基苯并恶唑；
[0017]S13、将2
‑
(4
‑
硝基苯基)
‑5‑
硝基苯并恶唑溶于乙醇后，加入钯碳搅拌均匀，通入氢气至反应完全，去除钯碳及乙醇，得到2
‑
(4
‑
氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并恶唑。
[0018]进一步地，所述第一催化剂为三氟甲磺酸、浓硫酸、多聚磷酸中的一种或多种。
[0019]进一步地，钯碳与2
‑
(4
‑
硝基苯基)
‑5‑
硝基苯并恶唑的质量比为0.01
‑
0.05:1；优选地，所述钯碳为5wt％。
[0020]进一步地，步骤S2中制备恶唑型聚酰亚胺的方法包括以下步骤：
[0021]S21、将六氟二酐、2
‑
(4
‑
氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并恶唑与DMAC混合反应后，加入脱水剂及第二催化剂，继续反应至完全，得到反应液；
[0022]S22、将反应液加入不良溶剂中，将析出的固体过滤、洗涤、干燥，得到所需恶唑型聚酰亚胺。
[0023]进一步地，所述不良溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种；优选为甲醇或乙醇；更优选为乙醇。
[0024]进一步地，步骤S3中制备功能化石墨烯的方法包括以下步骤：
[0025]将离子液体与第二溶剂混合均匀，加入石墨烯，搅拌均匀后蒸干溶剂，得到功能化石墨烯。
[0026]进一步地，所述离子液体为1,3
‑
二甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑硫酸甲酯盐中的一种或两种的溶液。
[0027]进一步地，步骤S4中铸膜液的固含量为5wt％
‑
10wt％；优选地，预制膜高温处理温度为180
‑
220℃。
[0028]根据如上任一所述的制备方法制得的GO基恶唑型混合基质膜。
[0029]相对于现有技术，本专利技术所述的GO基恶唑型混合基质膜及其制备方法具有以下优势：
[0030]本专利技术所述的GO基恶唑型混合基质膜具有较高的CO2/CH4的选择性，以功能化的GO作为填料制备的混合基质膜进一步提升了CO2的分离性能，制备方法简单，环境友好，CO2分离性能优异，为工业化提供一定的借鉴性。
附图说明
[0031]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0032]图1为本专利技术实施例所述的2
‑
(4
‑
氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并恶唑的合成路线示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例1制得的2
‑
(4
‑
硝基苯基)
‑5‑
硝基的HPLC示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例1制得的2
‑
(4
‑
硝基苯基)
‑5‑
氨基的HPLC示意图；
[0035]图4为本专利技术测试例使用的分离膜的气体分离测试仪器示意图；
[0036]图5为本专利技术测试例的测试结果示意图。
具体实施方式
[0037]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]下面将参考附图并结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GO基恶唑型混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备2
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(4
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氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并恶唑；S2、制备恶唑型聚酰亚胺；S3、制备功能化石墨烯；S4、将恶唑型聚酰亚胺、功能化石墨烯与DMAC混合均匀得到铸膜液，将铸膜液涂抹在模板上，干燥得到预制膜，将预制膜高温处理，得到所需混合基质膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中制备2
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(4
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氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并恶唑的方法包括以下步骤：S11、将对硝基苯甲酰氯溶液降温后，加入2
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氨基
‑5‑
硝基苯酚与缚酸剂的混合溶液进行反应，得到反应液；S12、过滤反应液，将得到的固体干燥后溶于第一溶剂中，加入第一催化剂，加热至反应完全，蒸干溶剂，得到2
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(4
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硝基苯基)
‑5‑
硝基苯并恶唑；S13、将2
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硝基苯基)
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硝基苯并恶唑溶于乙醇后，加入钯碳搅拌均匀，通入氢气至反应完全，去除钯碳及乙醇，得到2
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(4
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氨基苯基)
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氨基苯并恶唑。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述第一催化剂为三氟甲磺酸、浓硫酸、多聚磷酸中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗晓东，
申请(专利权)人：天津泰合利华材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：