[发明专利]一种化学交联带羧基的聚酰亚胺氢气分离膜及其制备方法

权利要求书

1.一种化学交联带羧基的聚酰亚胺氢气分离膜，其特征在于：该氢气分离膜中的共聚聚酰亚胺由二酐与二胺以摩尔比为1：1，通过缩聚反应和化学亚胺化反应制备而成，所选二酐是摩尔分数为50%~100%的二酐A；二胺由摩尔分数为70%~100%的刚性二胺B与摩尔分数为30%~100%含羧基二胺C组成，再通过缩水甘油醚对聚酰亚胺进行化学交联，使其交联带有羧基可提高膜对氢气的渗透性和选择性，所得到的氢气分离膜的氢气渗透系数可1000-1500barrer。

2.根据权利要求1所述的一种化学交联带羧基的聚酰亚胺氢气分离膜，其特征在于：所述二酐A优选3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、4,4'-(六氟异丙烯)中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种化学交联带羧基的聚酰亚胺氢气分离膜，其特征在于：所述刚性二胺B优选对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种化学交联带羧基的聚酰亚胺氢气分离膜，其特征在于：所述含羧基二胺C优选3,4-二氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、3,5-二氨基-4-甲基苯甲酸、3,5-二氨甲基苯甲酸中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种化学交联带羧基的聚酰亚胺氢气分离膜，其特征在于：所使用的缩水甘油醚优选辛基缩水甘油醚、C12-14烷基缩水甘油醚、聚(丙二醇)二缩水甘油醚、三苯甲基-(S)-缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、环氧丙基苯基醚、丁二醇二缩水甘油醚及双酚A二缩水甘油醚中的任意一种。

6.一种化学交联带羧基的聚酰亚胺氢气分离膜的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

第一步，带羧基的聚酰亚胺的制备

将二酐A置于升华炉中，130℃-200℃处理12h，刚性二胺B和含羧基二胺C在真空干燥箱中50℃干燥12h；将刚性二胺B和含羧基二胺C，一次性加入通保护气的实验装置后，第一次加入N,N-二甲基乙酰胺溶解，保持固体含量为10%~40%，溶解过程中保持冰水浴温度小于5℃；待刚性二胺B和含羧基二胺C溶解完全后，分批次加入二酸酐A和第二次加入N,N-二甲基乙酰胺，反应48h后，加入甲基吡啶和乙酸酐，继续反应48h，反应结束后 ，反应产物用甲醇沉淀、洗涤，置于真空干燥箱中干燥备用，得到带羧基的聚酰亚胺；

第二步，二缩水甘油醚交联带羧基的聚酰亚胺

准确称取第一步中制备的带羧基的聚酰亚胺加入试样瓶，加入N-甲基吡咯烷酮溶解成溶液，配成高分子质量分数为10~30%的均相溶液，待溶液溶解均匀后，向溶液中加入相对于含羧基的聚酰亚胺80%物质的量的缩水甘油醚，室温下搅拌1h待溶液溶解均匀，随后置于烘箱中60℃下干燥24 h，得到化学交联带羧基的聚酰亚胺溶液；

第三步，聚酰亚胺氢气分离膜的制备

将步（2）中所得溶液，静置后抽真空脱泡，脱泡后，用刮膜机将溶液刮涂在玻璃板上制备均质膜，刮膜厚度为100~300um，刮膜速度为0.5~5m/min；将制成的均质膜放入到管式炉进行高温煅烧，在100~150℃下加热10~16h处理，得到交联聚酰亚胺膜。