[发明专利]一种非共平面苯并咔唑改性聚酰亚胺及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种非共平面苯并咔唑改性聚酰亚胺，其特征在于，所述非共平面聚酰亚胺的结构通式为：

其中，n为正整数，n的取值范围为300～600。

2.根据权利要求1所述的非共平面苯并咔唑改性聚酰亚胺，其特征在于，所述非共平面聚酰亚胺的荧光发射峰在400～500nm蓝光波长范围内。

3.权利要求1或2所述的非共平面苯并咔唑改性聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括：

(a)以吲哚、对羟基苯甲醛、2-氟-5-硝基三氟甲苯为单体制备二胺单体；

(b)将二胺单体与芳香二酐聚合制备得到聚酰胺酸胶液；

(c)将聚酰胺酸胶液进行热酰亚胺化反应，冷却脱膜，得到所述气体分离膜。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)包括：

将吲哚和对羟基苯甲醛溶于乙腈，加入碘化氢，60～100℃下反应10-60min，得到中间产物I；将中间产物I溶于N,N-二甲基甲酰胺，加入碳酸钾和2-氟-5-硝基三氟甲苯，80～120℃下反应10-18h，得到中间产物II，将中间产物II分散在乙醇与N-甲基吡咯烷酮的混合溶液，加入钯碳和水合肼，60～100℃下反应40-60h，得到所述二胺单体；

优选地，吲哚和对羟基苯甲醛的摩尔比为1：1～1.2；

优选地，中间产物I、2-氟-5-硝基三氟甲苯的摩尔比为1：2.0～2.4。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：

在氮气保护下，将所述二胺单体溶解于极性溶剂中，得到混合液，将芳香二酐加入混合液中，冰浴条件下反应，得到聚酰胺酸胶液；

优选地，所述极性溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、环丁砜中的至少一种；

优选地，所述芳香二酐选自均苯四甲酸酐、联苯四羧酸二酐、联苯醚四羧酸二酐、联苯酮四羧酸二酐、六氟二酐、二甲基四羧酸二酐中的至少一种；

优选地，所述二胺单体和芳香二酐的摩尔比为1：1～1.1。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：

将聚酰胺酸胶液在玻璃板上刮膜，调节涂膜的厚度在20～50μm之间，进行热酰亚胺化反应，自然冷却，脱膜，得到所述气体分离膜；

优选地，所述热酰亚胺化反应的条件为：温度为80～250℃，时间为10～18h。

7.权利要求1或2所述的非共平面苯并咔唑改性聚酰亚胺、权利要求3-6任一项所述的非共平面苯并咔唑改性聚酰亚胺作为气体分离膜的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述气体分离膜的N₂渗透系数为0.2～0.5barrer；

优选地，所述气体分离膜的CO₂渗透系数为6～11barrer；

优选地，所述气体分离膜的CH₄渗透系数为0.2～0.5barrer。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述气体分离膜的CO₂/N₂选择性为24～27；

优选地，所述气体分离膜的CO₂/CH₄选择性为27～30。

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述气体分离膜的拉伸强度为48～59MPa；

优选地，所述气体分离膜的杨氏模量为1～2GPa；

优选地，所述气体分离膜的断裂伸长率为5～7％；

优选地，所述气体分离膜的玻璃化转变温度为320～340℃；

优选地，所述气体分离膜的初始分解温度T_d5％为450～510℃；

优选地，所述气体分离膜的残碳率为55～67％。