[其他]以四卤代双酚得到的聚碳酸酯为主组成的半透膜

说明书

本发明涉及由聚碳酸酯得到的半透膜，该聚碳酸酯的主要成分是四囟代双酚。本发明还涉及使用这些膜以分离某些气体，如使氧气与氮气分离，使二氧化碳与甲烷分离。

在许多工业领域中需要或十分需要使气流中的一种成分与另一成分分离。用来进行这种分离的方法包括压力回转吸附（pressure    swing    absorption）和膜分离。在膜分离方法中，使含有所要分离成分的气流与膜相接触，该膜以某种方式分出两个区域，仅使可透过该膜的物质能从一个区域迁移至另一个区域。这种膜是半透膜，用这种方法，气体混合物中的一种成分以比气流中一种或更多的成分快得多的速率有选择地透过该膜。气体混合物与该膜相接触，使可选择性透过的物质能优先通过该膜迁移至另一区域。应该注意到，与可选择性透过的物质分离的成分实际上也能透过该膜，但其渗透速率比该可选择性透过的物质的速率低得多。渗透速率的差异可用来分离气体物质或用来降低渗透气体所透入的区域内选择性渗透差的物质的浓度。

这在这种分离方法中，渗透的相对速率，即选择性透过气体与非选择性透过气体之间渗透速率的差异是要达到分离的主要系数。可选择性透过的气体与非选择性透过的气体的渗透比越大，则膜的性能越好。因此，最好具有尽可能高的比值。

近年来已将三乙酸纤维素酯等乙酸酯类和聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基戊烯-1等烯烃类所得到的膜用于气体分离。这些分离是指使氧气与氮气相分离以及使二氧化碳与甲烷相分离。

用于该膜的一些物质会遇到某些不利因素。问题之一是在高温高压等极端条件下不能使用。结果是对可使用的温度和压力而言，某些分离受到膜的限制。

所需的膜要使选择性透过物质透过该膜的速率比非选择性透过物质的速率高得多。所需的膜还应具有较高的机械强度以便经受更极端的温度和压力。

本发明是一种改进的气体分离膜，它包括以相应于式（Ⅰ）的双酚类得到的聚碳酸酯聚合物为主组成的选择性薄层，

其中每个R各自是H、Cl、Br或C₁～C₄的烷基，R¹是-CO-、-S-、-SO₂-、-O-、C₁～C₆的二价烃基、C₁～C₆的二价氟代烃基或非活性取代的C₁～C₆的二价烃基，但在选择性层中至少应有25%（重量）由式（Ⅰ）的双酚得到的部分带有R基团，该R基团只能是Br、Cl或其混合基团，所述气体分离膜在室温下对氧气和氮气的分离系数至少为6.1。

就本发明而言，室温是指20℃至24℃（包括24℃）。

另一方面，本发明是关于从含有氧气和氮气的气体混合物中分离氧气的方法，所述方法包括下列步骤：

（a）使含有氧气和氮气的气体混合物与根据本发明制成的膜的一侧相接触，同时保持膜两侧的压差，膜的另一侧的压力较低;

（b）将从膜的另一侧透过来的氧气分出。

本发明的膜对氧气和氮气分离的分离系数出奇地高。本发明的膜对二氧化碳和甲烷的分离也显示出极高的分离系数。本发明的膜具有良好的机械性能，因而在极端的温度压力等条件下也能使用。

用双酚类得到的聚碳酸酯类制备本发明的膜，其中用来制备聚碳酸酯的双酚类中大部分是四囟代物，该四囟代取代基最好位于芳环或酚环的3位和5位。大部分四囟代双酚残基的存在改善了由此制成的膜类的膜性能。特别是这种膜对氧气/氮气分离和二氧化碳/甲烷分离而言，分离系数得到了提高。在选择性层中至少30%（重量）由式（Ⅰ）的双酚得到的部分带有R基团较好，该R基团只能是溴、氯或其混合基团。在选择性层中至少50%（重量）由式（Ⅰ）的双酚类制成的部分带有R基团更好，该R基团只能是溴、氯或其混合基团。最好在选择性层中至少有70%（重量）由式（Ⅰ）的双酚类得到的部分带有R基团，该R基团只能是氯、溴或其混合基团。聚碳酸酯最好由式Ⅰ的双酚A生成，其中R只能是溴、氯、或其混合基团。在以四氯双酚类制成的聚碳酸酯的实施方案中，聚碳酸酯主链中含有90%（重量）或更多的四氯双酚形成的单元较好，含有95%（重量）更好，最好是100%（重量）。在本发明中较好的囟元素是溴。较好的带有R基团的式（Ⅰ）的双酚（R基团只能是氯或溴）的例子有2，2-双（3，5-二溴-4-羟基苯基）丙烷和2，2-双（3，5-二氯-4-羟基苯基）丙烷，而以2，2-双（3，5-二溴-4-羟基苯基）丙烷为最好。

用于本发明的聚碳酸酯最好具有相应于下式的重要单元