[发明专利]一种具有嵌段羟基单体的聚酰亚胺基炭分子筛膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有嵌段羟基单体的聚酰亚胺基炭分子筛膜的制备方法，包括以下步骤：

将二胺单体和嵌段羟基单体加入到有机溶剂中，搅拌使其完全溶解；加入二酐单体，搅拌并反应，得到嵌段后的聚酰胺酸浆液；

将所述嵌段后的聚酰胺酸浆液倒入干净的平底培养皿，利用流延成膜法使其自然铺满培养皿底部；将所述培养皿放入真空烘箱，进行抽真空脱泡处理；将所述培养皿由所述真空烘箱中取出后放在铸膜平台上恒温干燥；将所述培养皿由所述铸膜平台转移至烘箱中，进行除溶剂和亚胺化处理；将所述培养皿由所述烘箱中取出，自然冷却后得到具有嵌段羟基单体的聚酰亚胺前驱体膜；

将所述具有嵌段羟基单体的聚酰亚胺前驱体膜置于炭化炉中进行高温热解；自然降温至室温得到具有嵌段羟基单体的聚酰亚胺基炭分子筛膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述二胺单体为4,4'-[1,4-苯基双(氧)]双[3-(三氟甲基)苯胺]；

所述嵌段羟基单体为下列含羟基的二胺单体中的一种，即嵌段二胺单体为2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、2,5-二氨基苯酚或4,4’-亚甲基双(2-氨基苯酚)；

所述有机溶剂为N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种；

所述二酐单体为环丁烷四羧酸二酐。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述二酐单体与所述二胺单体同嵌段羟基单体之和的摩尔比为1：1；

所述嵌段羟基单体与所述二胺单体的摩尔比为1:99～9:91；

所述二酐单体、二胺单体、嵌段羟基单体和所述有机溶剂组成的反应体系中的固含量为20～30wt％；

所述嵌段羟基单体的含量大于等于1％且小于等于9％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

溶解所述二胺单体和嵌段羟基单体时的温度条件为0～10℃；

溶解搅拌的时间为40～60min；

加入所述二酐单体时控制的反应温度为0～10℃；

反应搅拌的时间为6～10h；

反应搅拌的速率为50～100rpm/min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述聚酰胺酸浆液真空脱泡时的温度条件为10～20℃；

真空脱泡的时间为1～3h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

在所述铸膜平台上干燥的温度为60～120℃，干燥的时间为8～18h；

在所述烘箱中时，在80℃，120℃、150℃、亚胺化终温下，分别保温12～24h；

在所述炭化炉中时，氮气的流量为100～250mL/min；由室温程序升至400℃，升温速率为2℃/min，并分别在100℃、200℃、300℃、400℃各恒温停留30min；再继续由400℃升温至650～850℃，升温速率为0.5～2℃/min，保温时间为30～80min。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：

所述亚胺化终温为180℃～300℃。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述环丁烷四羧酸二酐的结构式为：

所述4,4'-[1,4-苯基双(氧)]双[3-(三氟甲基)苯胺]的结构式为：

所述2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷的结构式为：

所述2,5-二氨基苯酚的结构式为：

所述4,4'-亚甲基双(2-氨基苯酚)的结构式为：

聚酰亚胺的结构式为：

式中：n、m均为正整数；

A1和A2均为

B1为

B2为

9.一种具有嵌段羟基单体的聚酰亚胺基炭分子筛膜，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的具有嵌段羟基单体的聚酰亚胺基炭分子筛膜，其特征在于：所述具有嵌段羟基单体的聚酰亚胺基炭分子筛膜用于CO₂/N₂、H₂/N₂、或O₂/N₂气体的分离。