[发明专利]一种基于超酸催化制备的芳香聚合物分离膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于超酸催化制备的芳香聚合物分离膜的制备方法及其应用，该方法创新性的以含刚性扭曲结构单元化合物为单体和羰基化合物、芳香烃类化合物在超酸存在下于二氯甲烷中进行聚合反应。传统的超酸催化芳香聚合物由于聚合物链状结构高分子的紧密堆积，导致其具有渗透性低的缺点。利用含刚性扭曲结构单元化合物的立体刚性结构可以制备出具有更高自由体积和高渗透性的高分子材料。本发明解决了传统超酸催化合成高分子紧密堆积导致渗透性低的问题，打破了传统超酸催化芳香族聚合物分离膜低通量的限制。

技术领域

本发明涉及一种基于超酸催化制备的芳香聚合物膜的制备方法，属于聚合物膜制备技术，属于高分子聚合物膜领域。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)通常是指沸点小于 260℃并且(或者)室温下的饱和蒸汽压大于133.322kPa的有机化合物，其主要成分为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃及低沸点的多环香烃等。挥发性有机物的无组织排放将造成资源的大量浪费，引发环境污染，严重危害人体健康。研究者开发了多种处理技术以满足国家排放要求，例如采用吸附、吸收、冷凝、膜分离等来处理回收有机废气。膜分离技术具有高效、低能耗、设备紧凑、对环境友好、无二次污染等优点，被认为是目前处理有机污染物有效的分离技术。

目前适用于薄膜应用的聚合物材料必须具有良好的机械性能，可以简单地概括为形成柔性的、独立的薄膜的能力。最近发展的超强酸催化多羟基烷基化方法提供了丰富的结构，而传统的反应方式无法获得这些芳香聚合物，且超酸催化拥有合成简便、副产物少等优点。这些聚合物表现出低或中等多分散性的高分子量，并具有良好的机械性能，这是优良膜材料的必备条件。

在2008年，等.(Synthesis and gas transportproperties of new aromatic 3F polymers[J].Journal of Membrane Science,2008,323(2):379– 385.)通过实验合成芳香聚合物并测试纯气体传输性能，但由于聚合物链状结构高分子的紧密堆积，气体渗透性过低，导致其性能未超过2008年纯气体UpperBound 曲线。

随后HERNANDEZ等.(Novel,Metal-Free,Superacid-Catalyzed“Click”Reactionsof Isatins with Linear,Nonactivated,Multiring Aromatic Hydrocarbons[J].Macromolecules,2010,43(17):6968–6979.)通过调整聚合物与烷基溴化物的反应比例，可以控制烯丙基和丙烯基官能团的量。促进使用不同的单体超酸催化合成芳香族聚合物，丰富了超酸催化聚合物的种类和合成方法，但仍受限于传统的芳香族聚合物链状结构高分子的紧密堆积的特性，导致其渗透性较低。

发明内容

本发明的目的在于一种基于超酸催化制备的芳香聚合物膜的制备方法，本方法解决了链或网状高分子紧密堆积导致聚合物膜渗透性低的问题，在制备的分离膜具有较好的选择性的同时，增加非挥发性有机物的通量。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种超酸催化制备的芳香聚合物膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)以羰基化合物、芳香烃类化合物和含刚性扭曲结构化合物为单体，以超酸作为催化剂，进行聚合反应；将反应后得到的聚合物溶液倒入甲醇中进行沉析，过滤出沉析物，并洗涤干净；将滤出物放置烘箱烘干，得到基于超酸催化制备的芳香聚合物；

(2)将基于超酸催化制备的芳香聚合物溶于有机溶剂中制成铸膜液，脱泡处理后涂覆于支撑体上，放置于真空干燥箱中干燥，得到基于超酸催化制备的芳香聚合物分离膜。

一种超酸催化制备的芳香聚合物膜，该分离膜是通过如下方法制备得到：