[发明专利]一种多酸单体及其制备方法、一种聚酰胺及其制备方法和一种聚酰胺薄膜

说明书

本发明提供了一种多酸单体及其制备方法、一种聚酰胺及其制备方法和一种聚酰胺薄膜，属于有机合成技术领域。本发明提供的多酸单体具有式I或式II所示结构，本发明提供的多酸单体具有微孔结构、柔性基团(醚键)和羟基结构，由本发明提供的多酸单体再进一步和二胺单体聚合得到聚酰胺。本发明提供的聚酰胺形成的聚酰胺薄膜同时具有较好的选择透过性和渗透性。另外，本发明提供的聚酰胺具有较好的溶解性。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种多胺单体及其制备方法、一种聚酰胺及其制备方法和一种聚酰胺薄膜。

背景技术

气体分离膜(GS)大多数为无孔膜，气体透过过程遵循“溶解－扩散”机理。芳香族聚酰胺因主链上的芳环结构及分子间氢键作用，具有很好的耐热性、机械强度以及分离性能，20世纪90年代以来被广泛应用于气体分离领域。

气体分离膜技术作为一种绿色分离技术，其分离过程与“深冷分离”和“变压吸附分离”等分离技术相比较，具有分离效率高、操作简单、能耗低、绿色无污染等优点，被公认为是21世纪最具发展应用前景的新型气体分离技术，已被广泛应用于医药食品、生物化学、能源环保等领域。相对于传统气体分离技术，膜分离具有能耗低、投资少、设备简单等优点，在氧气/氮气分离、气体脱湿、二氧化碳回收、氢气分离回收等方面都有重要应用。

但是通常，聚合物膜的渗透性和选择性相互制约的关系，即渗透性增加，则选择性降低，这就是所谓的Trade-off效应。制备出兼具高渗透性和高选择性的高分子气体分离膜，对提高气体分离效率和扩大应用范围有着非常深远的影响。

发明内容

本发明提供了一种多酸单体，由本发明提供的多酸单体制备得到的聚酰胺薄膜同时具有较好的气体选择性和渗透性。

本发明提供了一种多酸单体，具有式I或式II所示结构：

本发明提供了上述技术方案式I所示结构多酸单体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碘化氢的丙酮溶液和邻苯二酚的醋酸溶液加热回流后冷却，得到过饱和溶液，然后对所述过饱和溶液进行水热处理，析出螺环四酚；所述螺环四酚具有式III所示结构：

(2)将所述步骤(1)得到的螺环四酚和对氟苯甲腈在催化剂和有机溶剂存在条件下进行取代反应，得到四氰基螺环化合物，所述催化剂包括碳酸钾和碳酸铯中的一种或两种；所述四氰基螺环化合物具有式IV所示结构：

(3)将所述步骤(2)得到的四氰基螺环化合物在碱性溶液中进行水解，然后将体系调节至酸性，生成结构为式I的多酸单体。

本发明提供了上述技术方案式II所述结构多酸单体的制备方法，包括以下步骤：

(a)将碘化氢的丙酮溶液、邻苯二酚的醋酸溶液和羟基苯的醋酸溶液加热回流后冷却，得到过饱和溶液，然后对所述过饱和溶液进行水热处理，析出螺环三酚；所述螺环三酚具有式V所示结构：

(b)将所述步骤(a)得到的螺环三酚和对氟苯甲腈在催化剂和有机溶剂存在条件下进行取代反应，得到四氰基螺环化合物，所述催化剂包括碳酸钾和碳酸铯中的一种或两种；所述三氰基螺环化合物具有式VI所示结构：

(c)将所述步骤(b)得到的三氰基螺环化合物在碱性溶液中进行水解，然后将体系调节至酸性，生成结构为式II的多酸单体。

优选的，所述步骤(1)中碘化氢和邻苯二酚的摩尔比为1:2～5；所述步骤(1)中水热处理的温度为200～240℃，压力为1MPa～0.5GPa。