[发明专利]一种含氨基侧基聚芳醚酮树脂的制备方法、含氨基侧基聚芳醚酮树脂及应用

说明书

本申请公开了一种含氨基侧基聚芳醚酮树脂的制备方法、含氨基侧基聚芳醚酮树脂及应用，本申请结合聚芳醚酮树脂和气体分离膜结构的分子设计出发，通过共聚反应将带有氨基的极性基团引入聚合物主链，形成具有极性氨基结构的聚芳醚酮树脂，为无定形结构，调节聚合物侧链的空间位阻，阻碍聚合物的主链堆砌，提高分子空间体积，达到提高气体通量的同时截留具有更大动力学直径气体分子的目的。该气体分离膜具有更高的氢气渗透系数，缩短气体分离时间和组件运行效率。

技术领域

本申请涉及一种含氨基侧基聚芳醚酮树脂的制备方法、含氨基侧基聚芳醚酮树脂及应用，属于高分子合成技术领域。

背景技术

气体的膜分离过程温度一般低于100℃，驱动力是气体分离膜两侧的压力差，而混合气源自带压力即可提供动力，因此膜法分离有逐步替代其它传统工艺的趋势，并具有能耗低、成本低的突出优势。膜材料主要有无机膜、高分子膜、高分子-无机杂化膜等。由于高分子材料在分离温度下没有相变，因此不产生能耗或过程能耗低。目前，作为膜法调变合成气组分的核心材料-高性能膜材料被日本Ube、美国Air Products等国外公司所掌控。聚酰亚胺是性能最好、使用最广泛的分离膜材料，但由于其主链刚性强、溶解性差使得中空纤维膜制备工艺复杂，价格也极其昂贵。自上世纪90年代我国一直以聚芳醚制备氢分离膜，由于性能上与国外产品存在巨大差距，聚砜膜分离器仅适用于合成氨行业，在合成气制甲醇和炼油行业的氢回收用膜分离器完全为国外垄断。突破合成气组分调变用膜分离器核心材料、膜组件设计与制备技术瓶颈，实现其低成本、国产化具有极为重要的现实意义与经济价值。气体分离膜专用树脂在结构上主要以线形为主，通过大侧基的调节，可以适当增大分子链的链间距，提高气体渗透系数，引入少量支化结构，可进一步提高气体分离膜的稳定性。

发明内容

本申请提供了一种具氨基结构的聚芳醚酮树脂及其合成方法，得到具有极性氨基结构、更大自由体积分数、更高耐热性和更快渗透系数的聚芳醚酮树脂，并将其用于制备分离膜材料，得到渗透系数更高、尺寸稳定性更好的耐高温薄膜。

根据本申请的一个方面，提供了一种含氨基侧基聚芳醚酮树脂的制备方法，所述制备方法包括：

在非活性气氛下，将双酚单体、双卤单体、含氨基化合物、催化剂的混合物，反应，得到所述含氨基侧基聚芳醚酮树脂；

所述含氨基化合物选自含氨基的双酚单体或含氨基的双卤单体。

可选地，所述双酚单体选自双酚芴、邻甲基双酚芴、酚酞、邻甲基酚酞、百里香酚酞、双异丙基酚酞、3，3-二(4-羟基苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮、4，4’-二羟基苯酮中的至少一种中的至少一种。

可选地，所述双卤单体选自4，4’-二氟二苯酮、4，4’-二氯二苯酮、1，4-双(4’-氟苯甲酰基)苯二氟三苯二酮中的至少一种中的至少一种。

可选地，所述含氨基的双酚单体选自9,9-双(3-氨基-4-羟苯基)芴、9,9-双(3-氨基-4-羟苯基)异丙烷、3，3’-二氨基-4，4’-二羟基二苯砜中的至少一种。

可选地，所述含氨基的双卤单体为双(3-氨基-4-羟基苯基)砜。

可选地，所述双酚单体与所述双卤单体的摩尔比为1：0.9～1.1。

可选地，所述双酚单体与所述含氨基化合物的摩尔比为0.05：1～1：0.05。

可选地，所述催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、碳酸铯中的至少一种。

可选地，所述双酚单体与所述催化剂的摩尔比为1:1.05～1:3。

可选地，所述混合物中还包括溶剂，所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二苯砜、环丁砜、N，N-二甲基4-氨基吡啶中的至少一种。

可选地，所述双酚单体与所述溶剂的摩尔体积比为1mol：800～3000ml。