[发明专利]具有负载在其芯中的抗子结构坍塌颗粒的复合碳分子筛膜

权利要求书

1.一种用于生产CMS膜纤维的方法，该方法包括以下步骤：

形成复合前体聚合物中空纤维，该纤维具有覆盖中空芯的皮，该芯由芯组合物固化，该芯组合物包含溶解在芯溶剂中的聚合物芯材料以及不溶于该芯溶剂的抗子结构坍塌颗粒，这些抗子结构坍塌颗粒被布置在该聚合物芯材料中形成的孔内，该皮由皮组合物固化，该皮组合物包含溶解在皮溶剂中的聚合物皮材料，这些抗子结构坍塌颗粒具有小于1微米的平均尺寸；以及

热解该复合前体聚合物中空纤维直至峰值热解温度T_P，其中这些抗子结构坍塌颗粒由一种或多种材料制成，该一种或多种材料：

i)具有高于T_P的玻璃化转变温度T_G，

ii)具有高于T_P的熔点，或

ii)在低于T_P的温度下在所述热解步骤期间完全热分解。

2.如权利要求1所述的方法，其中这些抗子结构坍塌颗粒的该一种或多种材料选自下组，该组由以下各项组成：聚合物、玻璃、陶瓷、石墨、二氧化硅及其两种或更多种的混合物。

3.如权利要求2所述的方法，其中这些抗子结构坍塌颗粒的材料是聚苯并咪唑。

4.如权利要求2所述的方法，其中这些抗子结构坍塌颗粒的材料是二氧化硅。

5.如权利要求1所述的方法，其中这些抗子结构坍塌颗粒的该一种或多种材料选自纤维素材料和聚乙烯。

6.如权利要求1所述的方法，其中该聚合物皮材料和该聚合物芯材料是同一种聚合物或共聚物。

7.如权利要求6所述的方法，其中该芯组合物中的聚合物或共聚物的wt％低于该皮组合物中聚合物或共聚物的wt％。

8.如权利要求1所述的方法，其中该聚合物皮材料不同于该聚合物芯材料。

9.如权利要求8所述的方法，其中该聚合物皮材料包含主要量的第一聚合物或共聚物和少量的第二聚合物或共聚物，并且该聚合物芯材料包含少量的该第一聚合物或共聚物和主要量的该第二聚合物或共聚物。

10.如权利要求8所述的方法，其中该聚合物皮材料是具有第一热膨胀系数的第一聚合物，该聚合物芯材料是具有第二热膨胀系数的第二聚合物，并且该第一和第二热膨胀系数彼此相差不超过15％。

11.如权利要求10所述的方法，其中该第一热膨胀系数大于该第二热膨胀系数。

12.如权利要求10所述的方法，其中对该芯组合物中的这些抗子结构坍塌颗粒的wt％进行选择，使得该聚合物皮材料沿该纤维长度收缩不超过该聚合物芯材料的收缩的+/-15％，但在任何情况下是至少5wt％。

13.如权利要求8所述的方法，其中该聚合物皮材料是第一聚合物，高于该第一聚合物开始热降解的温度时该第一聚合物展现出第一热收缩系数，该聚合物芯材料是第二聚合物，高于该第二聚合物开始热降解的温度时该第二聚合物具有第二热收缩系数，并且该第一和第二热收缩系数彼此相差不超过15％。

14.如权利要求8所述的方法，其中该聚合物皮材料是第一聚合物，该聚合物芯材料是第二聚合物，并且该第二聚合物具有等于或大于200℃的玻璃化转变温度。

15.如权利要求14所述的方法，其中该第二聚合物具有等于或大于280℃的玻璃化转变温度。

16.如权利要求1所述的方法，其中该聚合物芯材料是由二氨基均三甲苯间苯二甲酸的重复单元组成的聚芳酰胺。

17.如权利要求1所述的方法，其中该聚合物芯材料是2,2-双[4-(2,3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐与间苯二胺或对苯二胺的缩合产物。

18.如权利要求1所述的方法，其中该聚合物芯材料是聚苯并咪唑。

19.如权利要求1所述的方法，其中该聚合物芯材料和聚合物皮材料中的每一种由独立地选自下组的聚合物或共聚物制成，该组由以下各项组成：聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、乙酸纤维素、聚苯醚、聚丙烯腈及其两种或更多种的组合。

20.如权利要求19所述的方法，其中该聚合物皮材料由聚酰亚胺制成。