[发明专利]一种聚酰亚胺气体分离膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种用于二氧化碳的分离与回收的聚酰亚胺气体分离膜，其特征在于，所述分离膜由具有含氟苯侧基结构的聚酰亚胺树脂制得，所述聚酰亚胺树脂具有下述式I所示的结构通式：

其中，Ar选自下述基团中的任意一种：

X为CH₃或者F，

Y为H或者CH₃，

L、M、N相同或不同，彼此独立地选自H、F或者CF₃，并且，L、M、N中至少有一个为F或者CF₃，

n为50～300的整数。

2.根据权利要求1所述的气体分离膜，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂的数均分子量(M_n)在50000～200000g/mol之间。

3.根据权利要求1或2所述的气体分离膜，其特征在于，所述分离膜的厚度为25～75μm。

4.一种权利要求1-3任一项所述的气体分离膜中的聚酰亚胺树脂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

在惰性气体保护下，将式II所示具有含氟苯侧基结构的芳香二胺溶解于有机溶剂中，然后加入式III所示芳香二酐，获得所述聚酰亚胺树脂：

其中，

X、Y、L、M、N和Ar的定义同式I。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将式II所示芳香二胺和式III所示芳香二酐搅拌至全部溶解得到均相溶液后，再加入催化剂和脱水剂升温进行反应，反应完毕除去脱水剂，冷却后倒入沉淀剂得到所述的聚酰亚胺树脂。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，式III所示芳香二酐为4,4’-(六氟异丙基)双邻苯二甲酸酐(6FDA)、4,4’-(2,2,2-三氟甲基-1-苯基-亚乙基)二苯酐(3FDA)、4,4’-[2,2,2-三氟甲基-1-(3-三氟甲基苯基)-亚乙基]二苯酐(HFDA)、4,4’-[2,2,2-三氟甲基-1-(3,5-双三氟甲基苯基)-亚乙基]二苯酐(9FDA)、三蝶烯-2,3,6,7-四酸二酐(TDA)、1,4-双(3’,4’-二羧基苯氧基)三蝶烯二酐(TODA)或9,9-双(3,4-二酐基苯氧基苯基)芴(BAOFL)；

式II所示具有含氟苯侧基结构的芳香二胺为α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(4’-三氟甲基苯基)甲烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3’,5’-双三氟甲基苯基)甲烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(4’-氟苯基)甲烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3’,5’-二氟苯基)甲烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3’,4’,5’-三氟苯基)甲烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(4’-三氟甲基苯基)乙烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3’,5’-双三氟甲基苯基)乙烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(4’-氟苯基)乙烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3’,5’-二氟苯基)乙烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3’,4’,5’-三氟苯基)乙烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二氟苯基)-1-(4’-三氟甲基苯基)甲烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二氟苯基)-1-(4’-氟苯基)甲烷、α,α-双(4-氨基-3,5-二氟苯基)-1-(4’-三氟甲基苯基)乙烷或α,α-双(4-氨基-3,5-二氟苯基)-1-(4’-氟苯基)乙烷。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的至少一种；

所述催化剂选自异喹啉、喹啉、三乙胺或吡啶中的一种；

所述脱水剂为甲苯或二甲苯；

所述沉淀剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或异丙醇中的至少一种。