【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体分离膜材料，尤其涉及聚酰亚胺纤维膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、氦(he)是一种惰性易燃气体，其沸点低(4.2k)，动力学半径小这些独特的物理性质使其在医学和科技领域得到了广泛的应用。世界氦气年消耗量快速增长，反映了高科技产业的进步。尽管氦气存在于地球大气中，但其浓度太低(0.0005％)，无法有效回收。如今，大多数工业氦是通过低温蒸馏从液化天然气(lng)工厂的天然气中回收的。氮气截留装置(nru)的废气被引入氦气回收装置，生成含50～70％he的粗氦，粗氦中还含有ch4、n2和h2，对粗氦进行进一步的回收和提纯，可以得到纯度为99.995％的氦。根据现有的估计，变压吸附(psa)和膜基分离是最有前途的粗氦分离、回收和纯化方法。因此，寻找和开发新的吸附基和膜基分离ch4/n2/he混合物的高效材料具有重要意义。
2、用膜分离来进行气体分离具有过程简单，没有相变等优点，与传统的装置相比，能耗比较低，效率较高。但是，膜分离对膜本身要求具有较高的气体渗透量和高选择性，较强的抗污染能力，还要求膜有高稳定性，能够保持长期高效率运行。对于气体分离膜，由于聚合物材料易于加工，使其成为活性分离层的首选材料。近年来，聚酰亚胺膜作为一种新颖的膜气体分离材料被发现并引起了人们的极大兴趣。中国专利cn105289337b公开了一种可交联的聚酰亚胺膜，其对酸性气体抗塑化性能好，但其合成复杂交联程度低。中国专利cn101480583a公开了一种新型聚酰亚胺中空纤维膜，对co2/ch4选择性最大44，但是该中空纤维膜通量
3、目前，大部分聚酰亚胺膜在实际应用过程中均存在渗透性和选择性的相互制约，以及容易塑化的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供聚酰亚胺纤维膜及其制备方法与应用，以至少解决现有聚酰亚胺膜在实际应用过程中存在渗透性与选择性的相互制约和容易塑化的问题。
2、本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：
3、第一方面，本专利技术提供了一种聚酰亚胺纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
4、称取n,n-(1,4-亚苯基)双(n’-(4-氨基苯基)苯-1,4二胺)、2,4,6-三甲基间苯二胺和间苯二胺，混合，抽真空，并用n2置换，在n2氛围下，加入dmf，搅拌，得到的混合溶液置于-60～-40℃环境中，将六氟二酐溶液滴加至混合溶液中，搅拌，获得聚酰胺酸溶液；
5、将聚酰胺酸溶液倒入干燥的平底容器中，使溶液均匀铺在平底容器的底部，对铺有聚酰胺酸溶液的平底容器进行烘干后，剥离平底容器底部的薄膜，将薄膜放在马弗炉中，升温至250～350℃，保温热亚胺化2～4h，获得6fda-dam/mpda/tappe聚酰亚胺纤维膜。
6、结合第一方面，在一些实施方式中，所述聚酰亚胺纤维膜包括以下摩尔份数的原料：1～2份n,n-(1,4-亚苯基)双(n’-(4-氨基苯基)苯-1,4二胺)、1～5份2,4,6-三甲基间苯二胺、1～2份间苯二胺、7～9份六氟二酐。
7、结合第一方面，在一些实施方式中，所述聚酰亚胺纤维膜包括以下摩尔份数的原料：2份n,n-(1,4-亚苯基)双(n’-(4-氨基苯基)苯-1,4二胺)、5份2,4,6-三甲基间苯二胺、2份间苯二胺、9份六氟二酐。
8、结合第一方面，在一些实施方式中，所述聚酰胺酸溶液的固含量为3～5w％。
9、结合第一方面，在一些实施方式中，所述聚酰胺酸溶液用45～60μm滤膜过滤后再倒入干燥的平底容器中。
10、结合第一方面，在一些实施方式中，所述对铺有聚酰胺酸溶液的平底容器进行烘干步骤具体如下：将铺有聚酰胺酸溶液的平底容器水平置于55～65℃真空干燥箱中干燥4～7天后，再升温至70～90℃继续干燥2～5天。
11、结合第一方面，在一些实施方式中，所述升温至250～350℃为以2～5℃/min的速率升温至250～350℃。
12、第二方面，本专利技术还提供了上述第一方面所述的制备方法制备得到的聚酰亚胺纤维膜。
13、结合第二方面，在一些实施方式中，所述聚酰亚胺纤维膜的厚度为13～20μm。
14、第三方面，本专利技术还提供了上述第二方面所述的聚酰亚胺纤维膜在氦气分离中的应用。
15、本专利技术选用四胺单体n,n-(1,4-亚苯基)双(n’-(4-氨基苯基)苯-1,4二胺)与2,4,6-三甲基间苯二胺和间苯二胺共聚，后与六氟二酐采用原位交联一步法合成，制备出四交联臂的6fda-dam/mpda/tappe共聚网络型pi膜，利用四交联臂的分子链结构改变了聚酰亚胺材料的堆积方式，有效地扩大微孔并产生更高的自由体积分数。本专利技术制备的聚酰亚胺纤维膜的气体选择性和气体渗透性均得到很大提升，抗塑化性能也得到很大优化，且耐热性能较优。
16、经试验，本专利技术制备的聚酰亚胺纤维膜对氦气最大通量达到265gpu，he/ch4、he/n2和he/co2选择性分别达353、389、488。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维膜包括以下摩尔份数的原料：
3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维膜包括以下摩尔份数的原料：2份N,N-(1,4-亚苯基)双(N’-(4-氨基苯基)苯-1,4二胺)、5份2,4,6-三甲基间苯二胺、2份间苯二胺、9份六氟二酐。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸溶液的固含量为3～5w％。
5.根据权利要求4所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸溶液用45～60μm滤膜过滤后再倒入干燥的平底容器中。
6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述对铺有聚酰胺酸溶液的平底容器进行烘干步骤具体如下：
7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述升温至250～350℃为以2～5℃/min的速率升温至250～350℃。
8.聚酰亚胺纤维
9.根据权利要求8所述的聚酰亚胺纤维膜，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维膜的厚度为13～20μm。
10.根据权利要求8或9所述的聚酰亚胺纤维膜在氦气分离中的应用。
...【技术特征摘要】
1.聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维膜包括以下摩尔份数的原料：
3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维膜包括以下摩尔份数的原料：2份n,n-(1,4-亚苯基)双(n’-(4-氨基苯基)苯-1,4二胺)、5份2,4,6-三甲基间苯二胺、2份间苯二胺、9份六氟二酐。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸溶液的固含量为3～5w％。
5.根据权利要求4所述的聚酰亚胺纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁佰锁，李淼，王乾有，刘华丽，邹鹏程，
申请(专利权)人：理工清科重庆先进材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。