[发明专利]一种含氟多胺单体及其制备方法、一种聚酰亚胺及其制备方法和一种聚酰亚胺膜

说明书

本发明提供了一种含氟多胺单体及其制备方法、一种聚酰亚胺及其制备方法和一种聚酰亚胺薄膜，属于有机合成技术领域。本发明提供的含氟多胺单体具有式I～式IV任一所示结构，本发明提供的含氟多胺单体具有螺环微孔结构、柔性基团(醚键)和羟基以及大体积的基团三氟甲基(‑CF₃)结构；由本发明提供的含氟多胺单体再进一步和二酐单体聚合得到聚酰亚胺。本发明提供的聚酰亚胺具有较好的溶解性，且由本发明提供的聚酰亚胺形成的聚酰亚胺薄膜同时具有较好的选择透过性和渗透性。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，特别涉及一种含氟多胺单体及其制备方法、一种聚酰亚胺及其制备方法和一种聚酰亚胺膜。

背景技术

气体分离膜技术是膜分离技术中众多应用的一个重要组成部分，是继深冷分离，变压吸附之后的第三代气体分离技术。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。高分子聚合膜因具有较好的分离性能、优良的机械性能和物理化学性能，而成为常用的气体分离膜材料。

目前可商用的高分子气体分离膜材料主要由低散体、溶质可加工的玻璃状聚合物组成，这种材料的渗透性和选择性之间呈反比关系，即渗透性增加，则选择性降低，这就是所谓的Trade-off效应。因此，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

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含氟多胺单体及其制备方法、一种聚酰亚胺及其制备方法和一种聚酰亚胺膜。本发明提供的聚酰亚胺薄膜同时具有较好的选择透过性和渗透性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含氟多胺单体，具有式I～式IV任一所示结构：

本发明提供了以上技术方案所述的含氟多胺单体的制备方法，当所述含氟多胺单体具有式I或式III所示结构时，所述制备方法包括以下步骤：

(1)在酸催化剂和还原剂的作用下，将六氟丙酮和邻苯二酚进行异构化反应，得到螺环四酚，结构如式V所示；

(2)在催化剂的作用下，将所述螺环四酚和卤代硝基苯甲醚进行取代反应，得到四硝基苯甲醚螺环化合物；

所述卤代硝基苯甲醚包括5-卤代-2-硝基苯甲醚或2-卤代-5-硝基苯甲醚；当所述卤代硝基苯甲醚为5-卤代-2-硝基苯甲醚时，所述四硝基苯甲醚螺环化合物具有式VI所示结构；当所述卤代硝基苯甲醚为2-卤代-5-硝基苯甲醚时，所述四硝基苯甲醚螺环化合物具有式VII所示结构：

(3)将所述四硝基苯甲醚螺环化合物与三溴化硼进行去甲基化反应，得到四硝基羟基苯螺环化合物；所述四硝基羟基苯螺环化合物具有式VIII 或式IX所示结构；

(4)在碱催化剂的作用下，用亚砷酸钠对所述四硝基羟基苯螺环化合物进行还原，得到具有式I或式III所示结构的含氟多胺单体；

当所述含氟多胺单体具有式II或式IV所示结构时，所述制备方法包括以下步骤：

(a)在酸催化剂和还原剂的作用下，将六氟丙酮、邻苯二酚和羟基苯进行异构化反应，得到螺环三酚，结构如式X所示；

(b)在催化剂的作用下，将所述螺环三酚和卤代硝基苯甲醚进行取代反应，得到三硝基苯甲醚螺环化合物；