【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜、制备方法和应用，属于高分子材料和气体分离膜领域。
技术介绍
1、空气中湿度过高会促进霉菌的生长，对人体健康有害，损害精密电子设备的精度，并对建筑物造成损害。空气除湿是从潮湿空气中去除水分以达到最佳室内湿度水平的过程。到目前为止，除湿技术主要基于两种解决方案，冷凝式和吸收式除湿。然而，这些传统的除湿技术存在着能耗高、除湿效率低、维护成本高以及空间限制等缺点。与传统的除湿技术相比，膜基除湿技术(mad)因其除湿效率高、能耗低、成本低以及对环境友好等优势而被证明是传统除湿技术的潜在替代品。膜材料作为mad的核心部件，对提高除湿性能具有重要意义。开发低成本、高水蒸气渗透性、高稳定性的膜材料是mad技术的关键问题。
2、芳香族聚酰胺(pa)是高性能材料，具有很高的热稳定性和机械稳定性以及优异的成膜能力。pa通过酰胺键连接，与其他化学键相比，酰胺键具有优异的水解稳定性，具有巨大的除湿领域应用潜力。目前，聚酰胺的聚合单体一般来源于化石燃料，消耗了大量的石油资源，现阶段石油探明储量增速已明显放缓，剩余产能有限。但石油资源的需求量仍在持续增长，并且石油的开采、炼制、贮运、使用过程容易对生态环境造成破坏。随着可持续发展的理念深入人心，生物质原料的转化和利用已经成为新的研究热点。其中，生物基高分子，特别是生物基聚酰胺近年来更是越来越受到学术界及工业界的重视。
3、五元杂环二酸呋喃二甲酸(fdca)是一种以生物质为原料，通过化学或生物的方法制得的一种生物基化学品，具有良好的生物可降
4、目前，已经商业化应用的空气除湿膜包括：美国的air products公司使用的聚乙烯除湿膜材料，因缺少亲水性的功能基团导致水蒸气渗透低；separex公司用于天然气除湿的是ca平板膜，在压力＞0.7mpa，温度为38℃条件下，可以将天然气露点降至-48℃；日本ube公司采用的是聚酰亚胺(pi)膜，可将空气的露点降低至-10～-50℃。然而pi聚合物本身易水解开环，水解稳定性差，导致在使用过程中除湿性能的稳定性严重受到影响。总的来说，现阶段商业化的除湿膜材料并未研制出一个兼备高水蒸气渗透性和高水解稳定性的膜材料。
5、针对于以上问题，本专利技术通过使用本专利技术通过使用至少两种或更多种不同芳香族和呋喃基单体共聚形成呋喃基芳香族聚酰胺(pa)来制备一种气体分离除湿膜，就可以生产一种具有高水蒸气渗透性和高h2o/n2选择性的气体分离除湿膜，同时这种气体分离除湿膜具有实用等级的机械强度、热稳定性和优异的水解稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于使用一种芳香族二元酰氯和一种呋喃基二元酰氯，利用这两种不同结构的二元酰氯与不同的芳香族二胺单体通过低温溶液缩聚反应共聚，得到呋喃基芳香族聚酰胺。并将其应用于空气除湿或者天然气除湿领域，提升气体分离膜除湿性能。
2、本专利技术提供一种呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜、制备方法和应用。本专利技术中的气体分离膜是一种致密超薄的对称平板膜结构。本专利技术中的呋喃基芳香族聚酰胺主链含有酰胺键，酰胺键既能提高水蒸气分子与膜的亲和力，快速吸附水蒸气透过，同时，酰胺键的耐水性高于化学键，还可以提供优异的抗水解稳定性。该呋喃基芳香族聚酰胺主链含有带有微亲水性的功能基团氧原子的呋喃五元杂环，微亲水性的功能基团氧原子的存在进一步提升了除湿膜的水蒸气渗透性。此外，因呋喃基芳香族聚酰胺的呋喃环和苯环的紧密堆积，导致分子链间距和自由体积减少，有效降低了空气中的氮气和天然气的甲烷的渗透性，进而实现水蒸气和空气、天然气的高效分离，具有极高的h2o/n2、h2o/ch4选择性。另外，刚性的苯环主链和酰胺键的氢键作用也赋予该呋喃基芳香族聚酰胺优异的机械性能、热稳定性。
3、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
4、本专利技术的呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜，所述气体分离膜由呋喃基芳香族聚酰胺制成，所述呋喃基芳香族聚酰胺结构通式如下：
5、
6、ar1是形成芳香族二胺的芳香族单元结构，ar2是形成芳香族二元酰氯的芳香族单元结构；其中，x、y分别是该聚合物中ar2、呋喃基二元酰氯部分的所占摩尔百分比，x+y＝100，0<x<100，0<y<100；n代表聚合度，n为10-200的正整数，所述呋喃基芳香族聚酰胺重均分子量在5000-800000之间。
7、进一步地，其中x、y分别是该聚合物中ar2、呋喃基二元酰氯部分的所占摩尔百分比，0<x<100，优选x为1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或99。0<y<100，y优选为99、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15或1。
8、进一步地，n为10、15、20、25、1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190或200。
9、进一步地，所述呋喃基芳香族聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜，其特征在于，所述分离膜由呋喃基芳香族聚酰胺制成，所述呋喃基芳香族聚酰胺结构通式如下：
2.根据权利要求1所述的呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜，其特征在于，Ar1选自下述结构中的一种或多种：
3.根据权利要求1所述的呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜，其特征在于，Ar2选自下述结构中的一种或多种：
4.权利要求1所述的呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，芳香族二胺单体：(Ar2的芳香族二元氯化物+呋喃基二元氯化物)摩尔比为1:1，环氧丙烷的摩尔用量为芳香族二胺单体用量的5倍。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，呋喃基二元氯化物：Ar2的芳香族二元氯化物摩尔比为2.1-0.5:0-2.1。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，真空干燥的温度为120-180℃，真空干燥的时间为12-24小时。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的气体分离膜有20～50μm的厚度；优选地，约25μm的厚度。
10.权利要求1-3任一项所述的呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜或权利要求4-9任一项所述的方法制备的气体分离膜的应用，其特征在于，用于除湿；优选用于气体除湿；更优选用于空气除湿。
...【技术特征摘要】
1.一种呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜，其特征在于，所述分离膜由呋喃基芳香族聚酰胺制成，所述呋喃基芳香族聚酰胺结构通式如下：
2.根据权利要求1所述的呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜，其特征在于，ar1选自下述结构中的一种或多种：
3.根据权利要求1所述的呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜，其特征在于，ar2选自下述结构中的一种或多种：
4.权利要求1所述的呋喃基芳香族聚酰胺气体分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，芳香族二胺单体：(ar2的芳香族二元氯化物+呋喃基二元氯化物)摩尔比为1:1，环氧丙烷的摩尔用量为芳香族二胺单体用量的5倍。
6.根据权利要求4所述的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：李南文，周孝伟，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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