用于膜分离的叠氮交联和物理交联的聚合物制造技术

本发明专利技术认识到，包含酯键和至少二价的含氮部分(例如，脲、氨基甲酸酯、酰胺等)的化合物可用叠氮交联以形成抗CO2塑化的膜，所述膜对酸性气体相对于非极性气体例如烃而言是选择性的，并且具有酸性气体通量高的特征。所生成的膜在较高的温度和压力下具有稳定的结构和稳定的分离性质。所述膜与其中极性气体与非极性气体分离的许多工业过程相容。在示例性的实践模式中，所述膜可用于将酸性气体与天然气或烟道气混合物的非酸性气体组分(例如，N2、O2等)中的烃气体分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术认识到，包含酯键和至少二价的含氮部分（例如，脲、氨基甲酸酯、酰胺等）的化合物可用叠氮交联以形成抗C02塑化的膜，所述膜对酸性气体相对于非极性气体例如烃而言是选择性的，并且具有酸性气体通量高的特征。所生成的膜在较高的温度和压力下具有稳定的结构和稳定的分离性质。所述膜与其中极性气体与非极性气体分离的许多工业过程相容。在示例性的实践模式中，所述膜可用于将酸性气体与天然气或烟道气混合物的非酸性气体组分（例如，n2、02等）中的烃气体分离。【专利说明】用于膜分离的叠氮交联和物理交联的聚合物
本专利技术涉及利用掺入交联低聚物和/或聚合物的膜的膜分离技术。更具体地，本 专利技术涉及膜分离技术，其中包含酯键和多价含氮部分（例如至少二价的脲、氨基甲酸酯、酰 胺等等）的化合物可用叠氮交联形成膜。
技术介绍
聚合物膜已被提出用于各种分离。已经发现，可使得不同的分子有区别地透过所 选择的聚合物。例如，如果发现混合物的一种组分迅速透过聚合物并且发现第二种组分更 慢或完全不透过所述聚合物，则可以利用所述聚合物分离这两种组分。聚合物膜有可能可 用于气体分离以及液体分离。 许多研究论文和专利描述了具有所希望的气体分离性质、特别是用于氧/氮分 离的高分子膜材料（例如聚酰亚胺，聚砜，聚碳酸酯，聚醚，聚酰胺，聚芳酯，聚吡咙等） (参见，例如，Koros等，J.MembraneSci, 83, 1-80(1993);和Du等，Macromol.Rapid Commun.，32, 631-636(2011)，以下称为Du论文。 所述高分子膜材料通常用于进料气混合物接触所述膜上游侧的工艺中。这导致所 述膜下游侧上的渗透混合物中一种组分的摩尔分数比原始进料气混合物的组成更高。在所 述上游和下游侧之间保持压差，提供渗透的驱动力。下游侧可以保持真空，或低于上游压力 的任何压力下。 膜性能可以由跨膜气体组分的通量为特征。这种通量可以表示为被称为渗透率(P)的量，它是给定组分的压力和厚度归一化通量。通过容许一种组分的渗透速率比另一种 组分更快（即渗透率较高）的膜材料，来实现气体混合物的分离。所述膜富集渗透流中的 一种组分超过另一种组分的效率可以表示为被称为选择性的量。选择性可以定义为跨越所 述膜的气体组分的渗透率的比率（即PA/PB，其中A和B是所述两种组分）。膜的渗透率和 选择性是膜材料本身的材料性质，并因此这些性质在进料压力、流速和其他工艺条件下理 想的是不变。然而，渗透率和选择性二者都是温度相关的。希望开发对目标组分具有高选 择性（效率）、同时对所述目标组分保持高渗透率（生产率）的膜材料。 膜实现目标分离的相对能力被称为对给定混合物的分离系数或选择性。然而，在 任何种类的大规模或商业条件下，使用具体的聚合物来实现具体的分离有几个其它障碍。 一个这样的障碍是渗透速率。待分离的组分之一必须在优选的条件具有足够高的渗透速 率，否则需要非常大的膜表面积来允许分离大量的材料。另一个可能发生的问题是在渗透 率充分的条件下，例如在升高的温度或压力下，对目标分离的选择性可能丧失或降低。另一 个经常发生的问题是渗透速率和/或选择性随着时间降低到不可接受的水平。 可能发生的另一个问题是混合物的一种或多种组分可以随时间改变聚合物膜的 形态。这可劣化所述膜的渗透率和/或选择性特征。可发生这种情况的一种具体方式是如 果混合物的一种或多种组分引起所述聚合物膜的塑化的话。当混合物的一种或多种组分引 起聚合物溶胀时，发生塑化。溶胀倾向于引起进料混合物的大多数（即使不是全部）组分 的渗透率明显增加。这引起膜性质的劣化。特别地，选择性受到危害。 已经发现，CO2可以引起许多聚合物塑化，降低由所述聚合物制成的膜的性能。这 在待从天然气或烟道气混合物分离CO2的分离中是特别有问题的。例如，在待从烟道气或 天然气分离CO2的应用中，当利用有利于CO2运送过膜的所述膜时，希望CO2通过膜的通量 高和CO2/非极性气体的选择性高。然而，对CO2的选择性可因塑化而损失。 因此，对具有可以将酸性气体例如CO2与其它气体分离而且高度耐受CO2引起的塑 化的稳定而持久的膜性质的分离膜，有强烈的需要。另外，对在宽温度范围内表现出分离气 体混合物的高度选择性、因此在工业气体分离方法通用的不同工艺条件和温度下保持高度 选择性的高分子膜，有强烈的需要。
技术实现思路
本专利技术认识到，包含酯键和至少二价的含氮部分（例如，脲、氨基甲酸酯、酰胺等） 的化合物可与叠氮交联形成抗CO2塑化的膜，所述膜对酸性气体相对于非极性气体例如烃 而言是选择性的，并且具有高的酸性气体通量的特征。本专利技术的代表性实施方式是交联膜， 其具有比非化学交联的聚合物更好的抗塑化性以及比通过其它官能团例如通过硅烷官能 团化学交联的聚合物更好的性能。所生成的膜在宽的温度范围内，包括较高的温度和压力， 例如与工业气体分离设施相关的温度和压力，具有稳定的结构和出乎意料地稳定的分离性 质。另一个优点是在方便的反应性挤出单元操作中，所述技术可被应用于使用可变水平的 叠氮交联材料的各种热塑性聚合物或缩聚物。所述膜与其中极性气体与非极性气体分离的 许多工业过程相容。在示例性的实践模式中，所述膜可用于将酸性气体与天然烃气体或烟 道气混合物的非酸性气体组分（例如，N2、O2等）分离。 在一个方面，本专利技术涉及可固化组合物，其包含： a)至少一种包含多个酯部分和多个含N骨架部分的化合物，其中每个含N部分是 至少二价的；和 b)至少一种叠氮交联剂。 在另一个方面，本专利技术涉及由包含下列物质的成分获得的固化组合物： a)至少一种包含多个酯部分和多个含N骨架部分的化合物，其中每个含N部分是 至少二价的；和 b)至少一种叠氮交联剂。 在另一个方面，本专利技术涉及制造分离系统的方法，所述方法包括以下步骤： a)提供分离膜，所述分离膜获自包含含有在一个方面中阐述的组分（a)和（b)的 组合物的成分；和 b)使所述膜用于分离进料混合物的组分，以提供富含所述进料混合物的某种成分 的第一分离产物和所述成分贫化的第二分离产物。 在另一个方面，本专利技术涉及纯化系统，其包含： a)包含至少一种酸性气体和至少一种非极性气体的进料混合物； b)具有入口面和出口面的膜，其中所述膜源自于包含下列物质的成分 i)至少一种包含多个酯部分和多个含N骨架部分的化合物，其中每个含N部分是 至少二价的；和 ii)至少一种叠氮交联剂；和 c)当使所述进料混合物接触所述膜时，所述入口面和出口面之间的压差有效提供 相对于所述进料混合物富含所述酸性气体的第一分离产物和相对于所述进料混合物贫化 所述酸性气体的第二分离产物。 【具体实施方式】 下面描述的本专利技术的实施方式是说明性的，并非意在穷举或将本专利技术限制于在下 面的详细说明中公开的精确形式中。相反地，选择和描述实施方式，是使得本领域的其他技 术人员可以领会和理解本专利技术的原理和实践。 本专利技术的可固化组合物掺有包含至少一种或多种叠氮交联剂与一种或多种包含 多个酯骨架部分和多个至少二价含氮部分的化合物（以下称为"膜化合物"）的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
可固化组合物，其包含：a)至少一种包含多个酯部分和多个含N骨架部分的化合物，其中每个含N部分是至少二价的；和b)至少一种叠氮交联剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·T·玛托西，C·H·卡敏斯，W·J·克拉珀，H·C·西尔维斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US