[发明专利]一种含有联萘结构聚酰亚胺薄膜的制备方法及用途

摘要

本发明公开了一种含有联萘结构聚酰亚胺薄膜的制备方法及用途，用于O2/N2、CO2/N2分离。该聚酰亚胺分离膜采用具有不同侧基官能团联萘胺单体和二酸酐合成聚酰亚胺树脂薄膜，该聚酰亚胺树脂薄膜具有高气体透过量和高选择性的特点：在0.8MPa的工作压力下，对O2的透过系数超过300barrer，CO2的透过效率超过800barrer；对氮气的透过系数低于25barrer；O2/N2的选择性系数超过13，对CO2/N2的选择性系数超过68。该聚酰亚胺薄膜便显出优异的耐热性能(超过500℃)和力学性能。

主权项

1.一种含有联萘结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)6,6‑二硝基‑1,1'‑联‑2‑萘酚制备：冰水浴条件下将0.4‑0.8mL硝酸加入到0.6‑1.5g的1,1'‑联‑2‑萘酚醋酸溶液中，然后在10‑40℃下持续搅拌1‑4小时，反映结束后，混合液倒入冰水中，过滤收集得到灰黄色固体粉末；2)6,6‑二氨基‑1,1'‑联‑2‑萘酚制备：将步骤1)所得化合物和2％‑10％Pd/C催化剂加入到N,N‑二甲基甲酰胺中，在磁力搅拌均匀，然后在1‑2bar氢气氛中室温反应12‑48个小时，反应结束后，用硅藻土过滤并浓缩得到产物；3)含有联萘结构聚酰亚胺树脂的合成，采用以下a)或b)中任一方法：a)化学亚胺化过程：称取步骤2)中合成多氨基联萘胺单体和六氟二酐以摩尔比为0.8‑1.2：1加入到干燥圆底烧瓶中，冰水浴的条件下再加入3‑8mL的N,N‑二甲基乙酰胺，搅拌均匀后，升温至40℃继续反应4小时，然后加入1‑6mL三乙胺和1‑6mL醋酸酐进行化学亚胺化共12‑36小时，反应结束后，在甲醇中沉淀并收集固体，清洗干净120‑200℃真空干燥过夜；b)恒沸亚胺化过程：将步骤2)中所得多氨基联萘胺单体与六氟二酐按照摩尔比1:1放入装有5‑15mLN‑乙酰吡咯烷酮三口瓶中，在10‑40℃，氮气保护下搅拌5‑30分钟，然后升温至50‑80℃并保持0.5‑2个小时，直到溶液完全澄清透明，然后加入1‑5滴异喹啉和3‑8mL邻二氯苯，然后在180‑240℃回流2‑14个小时，反应结束后，在甲醇中沉降收集固体，在200℃度真空干燥过夜；4)聚酰亚胺薄膜制备：将步骤3)中a)或b)合成的联萘聚酰亚胺树脂溶解于氯仿中配置成2‑10wt％铸膜液，铸膜液使用聚四氟乙烯滤膜过滤，将滤液置于培养皿中均匀铺平皿底，平铺有铸膜液的培养皿被封在自封袋中缓慢挥发溶剂直至成膜，最后在180‑240℃真空烘箱中10‑48小时脱除全部溶剂；5)制备的联萘聚酰亚胺气体分离膜在氮气保护下于碳化炉内进一步进行热处理，升温速率为2‑10℃/min在300‑800℃分别维持0.5‑4小时，热处理结束后自然降温到室温。