[发明专利]包含DDSQ基元的二元胺及其制备的聚酰亚胺气体分离膜及方法

权利要求书

1.一种包含DDSQ基元的二元胺，其特征在于：所述二元胺分子结构式为：

其中，R2代表甲基或苯基，R3代表烯基酸酐中的残基，R4代表产物E中的残基，Ph代表苯环。

2.一种包含DDSQ基元的二元胺的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1：向装有磁子及冷凝管的反应容器中依次加入碱类化合物、硅烷偶联剂、醇、去离子水；开动搅拌并给体系升温，待温度升至60～120℃时继续回流搅拌反应10～30h；待体系冷却至20～35℃时，将反应体系抽滤，用醇洗涤滤饼2～3次，将滤饼在真空烘箱中于60～120℃干燥12～24h，得到白色粉末产物F；

所述碱类化合物与硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～3.0，去离子水与硅烷偶联剂的摩尔比为1:0.2～2.0；

溶质含量控制在15wt％～40wt％；

步骤2：将产物F加入到装有磁子的三口烧瓶中，依次加入叔胺类化合物、低沸点溶剂、二氯硅烷并开动搅拌；依次在-5～5℃反应1～3h，15～30℃反应3～8h，抽滤，用低沸点溶剂洗涤滤饼2～4次，收集滤液并浓缩、抽滤，用醇洗涤滤饼2～3次后于60～120℃真空干燥12～24h得到白色粉末产物H；

所述产物F与叔胺类化合物的摩尔比为1:2～5，产物F与二氯硅烷的摩尔比为1:2～5；

溶质含量控制在5wt％～25wt％；

步骤3：向装有磁子的反应容器中依次加入产物H、烯基酸酐、低沸点溶剂、及卡斯特催化剂，将反应体系于氩气气氛下加热至60～120℃反应24～72h；冷却至15-25℃后，将反应液倒入醇中并向醇中加入去离子水，抽滤，将滤饼用去离子水洗涤2～3次，在80～160℃真空干燥12～36h得到DDSQ酸酐；

所述产物H与烯基酸酐的摩尔比为1:5～8，卡斯特催化剂在反应体系中的体积分数为0.01～0.1％；

溶质质量分数为15％～35％；

步骤4：向装有机械搅拌的反应容器中依次加入碳酸化合物、酚类化合物、高沸点溶剂、硝基化合物D及含磷稳定剂M，在氩气保护下搅拌并给体系升温；待温度升至80～160℃时继续搅拌反应15～30h；

所述碳酸化合物与酚类化合物的摩尔比为1～1.5:1；

所述硝基化合物D与酚类化合物的摩尔比为1:1～2.0；

所述含磷稳定剂M的质量分数为0.5％～3.0％，溶质含量控制在20wt％～30wt％；

上述各组分的质量百分比之和为100％；

步骤5：待体系冷却至20～35℃时，将反应体系倒入去离子水中，析出褐色沉淀；抽滤，用去离子水洗涤滤饼2～3次，得到粗产物；将粗产物重结晶，过滤后收集滤饼并在真空烘箱中于60～120℃干燥12～24h，得到产物E；

步骤6：将DDSQ酸酐加入到配有分水器及冷凝回流装置的三口烧瓶中，氩气氛围下加入羧酸溶剂G并开动机械搅拌，依次加入产物E与环己烷并加热体系至回流；回流反应5～12h后缓慢冷却至20～35℃，将反应液倒入蒸馏水中，抽滤，用蒸馏水洗涤滤饼2～3次；将滤饼在真空烘箱中于60～120℃干燥12～24h得到粉末产物C；

所述DDSQ酸酐与产物E的摩尔比为1:2；

所述产物E与羧酸溶剂G的摩尔比为1:100～150；

所述环己烷与羧酸溶剂G的体积比为1:3～6；

步骤7：将产物C溶解于溶剂J中，加入钯碳催化剂及含磷稳定剂M，将反应体系置于高压反应釜中在常温下于氢气氛围中反应5-25h；反应过程中氢气的压力维持在5～35bar；反应结束后滤去催化剂，减压蒸馏除去溶剂J，并用甲苯洗涤产物2～3次后在真空烘箱中于60～120℃干燥12～24h得到DDSQ二元胺；

所述溶质质量分数为10％-20％；

所述含磷稳定剂M的体积分数为1％-2％；

所述钯碳催化剂的加入量按照1mmol的硝基对应30-100mg的催化剂确定。

3.根据权利要求2所述一种包含DDSQ基元的二元胺的制备方法，其特征在于：所述溶剂J为甲醇、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙腈、二氯甲烷、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的任意一种或其组合。