[发明专利]一种聚酰亚胺气体分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺气体分离膜及其制备方法，属于高分子材料合成技术领域。

背景技术

在高分子材料技术领域中，聚酰亚胺材料是一种具有酰亚胺环结构特性的高性能聚合物材料，具有优良的化学稳定性、热稳定性和力学性能，越来越受到人们的重视，在宇航、电工、微电子和化工等行业中得到广泛应用。其中聚酰亚胺气体分离膜是聚酰亚胺应用较为广泛的材料之一。聚酰亚胺气体膜分离是一种“绿色技术”，并且由于它具有低能耗、环境友好、过程简单、操作方便、分离性强等优点，在与传统分离技术(吸附、吸收、深冷分离等)的竞争中显示出独特的优势，其研究和应用发展十分迅速。然而，聚酰亚胺通常具有良好的分离选择性，但大多数聚酰亚胺链刚性大，透气性差。因此，如何制备一种具有渗透性能好，制备工艺简单，成本低，易于产业化，便于推广应用的聚酰亚胺气体分离膜则是当前本技术领域中急需解决的课题。

辐射交联技术，简要地说，是指利用高能射线(γ射线和电子束等)作用下的电离辐射，诱发的交联反应对材料进行改性的技术。由于辐射技术具有可在室温下进行，工艺简单，环境污染小等优点，使其作为一种高分子材料改性的新技术而受到广泛关注。

据报道，已有对聚酰亚胺气体分离膜进行辐照改性的方法，主要是在聚酰亚胺合成过程中，先在其配方中添加一些有利于辐射交联的功能性化合物如光敏剂、乙二醇、二元醇等进行合成，然后进行涂膜制备聚酰亚胺气体分离膜。但该方法局限性大，制备工艺复杂，难于工业化生产，难以推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合工业化生产的聚酰亚胺气体分离膜及其制备方法，提供一种适合工业化生产的聚酰亚胺气体分离膜。

本发明所提供的一种聚酰亚胺气体分离膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)芳香二胺化合物和芳香二酐化合物在极性溶剂中进行聚合反应得到聚酰胺酸；

(2)所述聚酰胺酸经制膜及脱膜步骤后得到聚酰亚胺膜；所述聚酰亚胺膜经γ射线辐射即得所述聚酰亚胺气体分离膜。

上述的制备方法中，步骤(1)中，所述芳香二胺化合物具体可为2，2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(Bis-AP-AF)和/或2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BAHFP)；所述芳香二酐化合物具体可为3，3’，4，4’-二苯酮四酸二酐(BTDA)和/或4’-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)。

上述的制备方法中，步骤(1)中，所述极性溶剂可选自N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、苯酚、甲酚和对氯苯酚中任一种。

上述的制备方法中，步骤(1)中，所述芳香二胺化合物和芳香二酐化合物的总质量占所述极性溶剂的质量百分含量可为5％～50％，具体可为15％或27％；所述芳香二胺化合物和芳香二酐化合物的摩尔份数比可为1∶(0.8～1.3)，具体可为1∶0.985、1∶1.005或1∶1.015。

上述的制备方法中，步骤(1)中，所述聚合反应在惰性气氛中进行；所述聚合反应的温度为-20℃～23℃，具体可为-20℃、-10℃、0或10℃，时间为1小时～20小时，具体可为2小时、6小时、10小时或20小时。

上述的制备方法中，步骤(2)中，所述制膜及脱膜步骤如下：用所述极性溶剂将所述聚酰胺酸配制成质量百分含量为1％～15％的溶液；然后将所述溶液在玻璃板上浇铸成膜，并将成膜后的玻璃板置于充氮烘箱中进行热酰亚胺化，经脱膜即得所述聚酰亚胺膜。

上述的制备方法中，所述热酰亚胺化的温度可为60℃～400℃，时间可为2小时～48小时。

上述的制备方法中，步骤(2)中，所述γ射线是由放射性物质所产生的；所述辐射的剂量可为1kGy～400kGy，如20kGy、50kGy或100kGy，温度可为0℃～80℃，如23℃或40℃；上述辐照操作的具体步骤可是将聚酰亚胺装入耐辐照材质的容器中后，送入悬挂式或堆码式辐照装置的辐照室中进行辐照。

上述的制备方法中，所述放射性物质可为⁶⁰Co。

本发明还进一步提供了由上述方法制备的聚酰亚胺气体分离膜。