[发明专利]一种混合基质气体分离膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种混合基质气体分离膜材料的制备方法，其特征在于，所述混合基质气体分离膜材料为均质的聚合物膜，由有机添加剂和聚合物基体组成，有机添加剂为具有3D结构的聚酰亚胺，3D结构的聚酰亚胺在混合基质气体分离膜材料中的质量百分数为0.1％～4.0％；所述3D结构的聚酰亚胺是由2～50nm厚的二维纳米片层结构堆叠成的三维花状立体结构；

混合基质气体分离膜材料的制备方法，首先通过溶剂热法合成出3D结构的聚酰亚胺，然后将其与聚合物基体复合得到均质、粘稠的铸膜液，再经涂膜、热处理制备出混合基质气体分离膜材料；具体包括如下步骤：

1)通过溶剂热法合成3D结构的聚酰亚胺；

将二酐单体和二胺单体于极性非质子溶剂中合成聚酰胺酸溶液，二酐单体和二胺单体的摩尔比相等，聚酰胺酸溶液的浓度为30～100mg/ml；将聚酰胺酸溶液放入不锈钢高压反应釜中，在150～250℃热处理6～24小时，经洗涤、干燥后得到3D结构的聚酰亚胺；

所述二酐单体为1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,2,4,5-环己烷四酸二酐、双环[2,2,2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐中的一种；

所述二胺单体为1,3-环丁烷二胺、1,4-环己烷二胺中的一种；

所述极性非质子溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、间甲酚中的一种；

2)制备铸膜液；

将步骤1)所制备的3D结构的聚酰亚胺加入极性非质子溶剂中，超声分散0.5～2小时，然后向其中加入聚合单体或聚合物基体，混合后溶液的固含量为8％～20％，在温度为0～100℃条件下搅拌6～24小时形成均匀粘稠的铸膜液，静置脱泡后待用；3D结构的聚酰亚胺在混合基质膜中的质量百分数为0.1％～4.0％；

3)制备混合基质气体分离膜材料；

将步骤2)所制备的铸膜液在洁净的玻璃板上涂膜，然后置于干燥箱中，温度为50～350℃条件下热处理1～24小时，自然降温后脱膜，即得混合基质气体分离膜材料。

2.根据权利要求1所述的一种混合基质气体分离膜材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物基体为聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚砜、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种混合基质气体分离膜材料的制备方法，其特征在于，所述混合基质气体分离膜材料的厚度为20～100μm。