[发明专利]一种气体分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子分离膜及其制备方法。

背景技术

随着人类工业化程度的提高，二氧化碳(CO₂)这种主要的温室气体在大气中含量日益升高。而对于我国要建设“低碳经济”型社会、达到2020年单位国内生产总值CO₂排放比2005年下降40％～45％的目标，更加要对CO₂进行有效的捕捉和利用。在我国，燃煤发电排放的CO₂占到了CO₂总排放量的50％左右，对燃煤电厂排放的CO₂(主要为烟气中N₂和CO₂分离和合成气中H₂和CO₂分离)捕捉和利用迫在眉睫。膜技术在CO₂捕集方面具有众多优点和广阔的前景，被认为是关系到国家发展战略的污染控制技术。聚氧化乙烯作为CO₂亲和性聚合物具有高的CO₂/N₂和CO₂/H₂选择性，然而由于聚氧化乙烯(PEO)分子链间的极性作用引起的链规整性的增加，使聚氧化乙烯具有高的结晶度，会大大降低膜的气体渗透性能，因而通常将聚氧化乙烯作为交联剂使用来制备气体分离膜，如使用少量聚氧化乙烯作为交联剂制备聚酰亚胺气体分离膜，这样使得聚氧化乙烯对CO₂的优异的分离性能和选择性能不能充分发挥出来。

发明内容

本发明要解决现有的聚氧化乙烯由于分子链间的极性作用使其结晶度提高，从而不能用来单独制造聚氧化乙烯膜材料的问题，而提供一种气体分离膜及其制备方法。

本发明一种气体分离膜由端环氧基聚氧化乙烯和端氨基聚氧化乙烯制备而成。

上述气体分离膜的制备方法是：

一、称取端环氧基聚氧化乙烯和端氨基聚氧化乙烯并混合，搅拌3～24h得到混合液体；

二、将步骤一得到的混合液体采用刮涂的方法刮涂在聚四氟乙烯板上；

三、将步骤二得到的载有混合液体的聚四氟乙烯板放入烘箱中，进行交联反应，得到气体分离膜。

本发明在室温下将端环氧基聚氧化乙烯和端氨基聚氧化乙烯液体搅拌混合；将混合均匀的液体刮涂在聚四氟乙烯板上，放入烘箱中逐渐加热至特定温度范围进行交联反应，得到厚度为50～200μm的气体分离膜。

本发明利用分别带有端环氧基和端氨基的聚氧化乙烯，制备出低结晶度甚至无结晶的交联聚氧化乙烯膜材料。本发明易于操作，得到了具有优异CO₂捕集分离性能的PEO交联膜，本发明所得膜材料对CO₂/N₂的分离和渗透性能为：α_CO2/N2＞50，P_CO2＞120Bar；对CO₂/H₂的分离性能为：α_CO2/H2＞7，该膜材料对CO₂的渗透性能以及对CO₂/N₂和CO₂/H₂的分离性能均很优异，具有较大应用前景。

本发明用于制备气体分离膜。

附图说明

图1是PEO-526、PEO-600以及实施例一得到的气体分离膜的傅立叶红外测试图谱；

图2是实施例一得到的气体分离膜的差示扫描量热(DSC)测试曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种气体分离膜由端环氧基聚氧化乙烯和端氨基聚氧化乙烯制备而成。

端环氧基聚氧化乙烯是两末端含有环氧官能团的聚氧化乙烯。

端氨基聚氧化乙烯是两末端含有氨基官能团的聚氧化乙烯。

本实施方式所得膜材料对CO₂/N₂的分离和渗透性能为：α_CO2/N2＞50，P_CO2＞120Bar；对CO₂/H₂的分离性能为：α_CO2/H2＞7，该膜材料对CO₂的渗透性能以及对CO₂/N₂和CO₂/H₂的分离性能均很优异，具有较大应用前景。