[发明专利]用于制备微毛细管碳分子筛膜的方法

说明书

一种用于制备微毛细管碳分子筛膜的方法可以包括将聚偏二氯乙烯聚合物挤出至10μm至1000μm的厚度，以形成挤出的聚合物微毛细管膜，其中该挤出的聚合物微毛细管膜包含第一端、第二端和一个或多个从第一端延伸至第二端的微毛细管；在100℃至200℃的温度下预处理挤出的聚合物微毛细管膜1小时至48小时，以形成预处理的聚合物微毛细管膜；在200℃至1500℃的温度下将预处理的聚合物微毛细管膜热解15分钟至5小时，以形成微毛细管碳分子筛膜。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月27日提交的美国临时专利申请号62/954,160的优先权，所述申请的全部公开内容以引用的方式并入。

背景技术

技术领域

本说明书总体上涉及用于气体分离的微毛细管碳分子筛膜。具体地，本说明书涉及用于气体分离的微毛细管碳分子筛膜和用于气体分离的微毛细管碳分子筛膜的制备方法。

背景技术

目前已将碳分子筛(CMS)和CMS膜用于分离气体。CMS可以由在不同温度和/或不同条件下热解的各种树脂制备。热解将树脂还原成碳，但是以微孔形式保持热解产物中的至少一些孔隙率。然后，这样形成的CMS可以用于传统气体分离设备(如填充床、色谱柱等)，其中微孔尺寸决定了气体混合物中哪种气体被吸附或渗透，哪种气体不被吸附。根据例如传统的变压吸附或变温吸附方法，可以交替使用吸附、解吸和渗透技术进行分离。然而，制备典型的CMS膜通常是困难的，这是因为由于低碳-环氧树脂(例如粘合剂)界面粘合该结构可能是易碎的。为了确保合适的气体分离特性，CMS膜通常形成中空纤维几何形状，以提供大的表面积。然而，这种中空纤维几何形状可能加剧与碳-环氧树脂密封相关的问题，因为在中空纤维几何形状中，密封表面可能是弯曲的，并且纤维之间的密封空隙可能很小。

微毛细管膜通常嵌入薄膜中，并产生介于平板和中空纤维之间的混合几何形状。与平面膜相比，微毛细管膜是自支撑的，并且与平面膜相比，每单位体积提供更大的表面积。

因此，需要微毛细管CMS膜和用于气体分离的微毛细管CMS膜的制备方法。

发明内容

根据一个实施方案，微毛细管碳分子筛膜的制备方法可以包括将聚偏二氯乙烯(PVDC)聚合物挤出至10μm至1000μm的厚度，以形成挤出的聚合物微毛细管膜，其中该挤出的聚合物微毛细管膜包含第一表面、第二表面和一个或多个从第一表面延伸至第二表面的微毛细管。该方法可以包括在100℃至200℃的温度下预处理挤出的聚合物微毛细管膜1小时至48小时，以形成预处理的聚合物微毛细管膜。该方法还可以包括在500℃至1000℃的温度下将预处理的聚合物微毛细管膜热解15分钟至5小时，以形成微毛细管碳分子筛膜。微毛细管碳分子筛膜壁可以包含平均微孔尺寸为至的微孔，该平均微孔尺寸由分子截留法定义。一个或多个微毛细管可以各自具有5μm至500μm的直径。

另外的特征和优点将在下面的详细描述中加以阐述，并且对于本领域技术人员而言，部分地从该描述变得显而易见，或通过实践本文所描述的实施方式(包括下面的具体实施方式、权利要求书以及附图)而被认识。

应当理解，前述整体描述和以下详细描述两者都描述了各种实施方案，并且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特征的概述或框架。包括附图以提供对各个实施方案的进一步理解，并且附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出了本文所描述的各个实施方案，并且与说明书一起用于解释所要求保护主题的原理和操作。

附图说明

图1示出了根据本文所述的一个或多个实施方案生产的微毛细管CMS膜的透视图；以及

图2示出了根据本文所述的一个或多个实施方案生产的微毛细管CMS膜的剖视图。

具体实施方式