一种聚酰胺酰亚胺中空纤维气体分离膜、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种聚酰胺酰亚胺中空纤维气体分离膜、制备方法及应用。本发明专利技术通过在结晶性高的聚酰亚胺体系中引入溶解性好的酰氯基团，制成聚酰胺酰亚胺气体分离膜。在保证气体分离性能与机械性能的前提下，提高聚合物的溶解性，避免酚类溶剂的使用。以所得聚酰胺酰亚胺进行纺丝制得中空纤维膜。该膜在气体分离过程中具有高强度，抗塑化等优势，具有好的热稳定性，提高了渗透率的同时也能保持较好的针对CO2/N2以及CO2/CH4的选择性，在烟气与沼气脱CO2领域有着重要作用。领域有着重要作用。领域有着重要作用。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰胺酰亚胺中空纤维气体分离膜、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于高分子膜法分离
，具体涉及一种聚酰胺酰亚胺中空纤维气体分离膜、制备方法及应用。所述气体分离膜为一种兼具良好溶解性与机械强度的聚酰胺酰亚胺中空纤维气体分离膜。本专利技术涉及芳香族聚酰胺酰亚胺的制造和使用。本专利技术也涉及一种非对称结构中空纤维气体分离膜，该气体分离膜渗透性能较好，抗CO2塑化能力强，兼具良好溶解性与较高机械性能。本专利技术还涉及一种CO2气体分离方法，使用前述气体分离膜。

技术介绍

[0002]随着全球变暖问题日益严重，如何减少CO2的排放成为环保方面的重要问题。而CO2化石燃料燃烧产生，如何净化烟气中的CO2成为控制CO2排放的关键。
[0003]沼气主要成分为甲烷，但二氧化碳杂质的存在会降低朝气热值，增大运输成本，限制沼气应用(International Journal of Hydrogen Energy,2021,46(11):21318
‑
21337)。
[0004]上述两个问题的关键都在于二氧化碳的分离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺酰亚胺中空纤维气体分离膜，其特征在于，所述气体分离膜由聚酰胺酰亚胺聚合物制成，所述聚酰胺酰亚胺聚合物分子结构为通式(Ⅰ)所示结构：其中，n表示所述聚合物不同组分的聚合度，n为50
‑
200的整数，x，y，z分别为0
‑
100的整数，x+y+z＝100；聚合物的重均分子量为100000
‑
300000之间；通式(Ⅰ)中的R1包含以下结构的一种或多种：R2基团包含以下结构中的任意一种或多种：
R3基团为以下基团的一种或几种2.权利要求1所述的聚酰胺酰亚胺中空纤维气体分离膜的制备方法，其特征在于，将酰氯单体参与共聚。3.权利要求1所述的聚酰胺酰亚胺中空纤维气体分离膜的制备方法，其特征在于，采用两步法制备，首先合成聚酰胺与聚酰亚胺共聚物，将共聚物用于纺丝，之后对制得的中空纤维膜进行热处理，得到聚酰胺与聚酰亚胺共聚物中空纤维膜。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1).在
‑
10～
‑
15℃条件下，将DABA，6FDA，结晶性二胺单体与结晶性二酐单体，酰氯单
体溶解于N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)中，单体的摩尔比例为二胺单体：酰氯单体+二酐单体＝1～1.1：1～1.1，溶液固含量为15
‑
20wt％，在
‑
10～
‑
15℃中搅拌溶解；其中，单体由DABA，6FDA，结晶性二胺单体与结晶性二酐单体，酰氯单体组成，结晶性二胺单体为单体A，结晶性二酐单体为单体B，酰氯单体为单体C；(2).待单体完全溶于溶剂后，提高搅拌转速，聚合反应开始后，聚合物粘度上升，呈现凝胶状态；此时继续加入DMAC不断稀释溶液固含量，使固体重新溶解继续进行聚合反应，不断逐步加入DMAC，直到溶液整体不再呈现凝胶态，此时溶液固含量在5
‑
8wt％；优选的，反应体系中二胺和二酐的摩尔比保持在1～1.1：1～1.1；其中，所述单体A选自如下化合物中的任意一种或多种：2,2
’‑
二(三氟甲基)二氨基联苯，2,2
’
,5,5
’‑
四氯二苯胺，对二氨基联苯，4,4
’‑
二氨基
‑
2,2
’‑
二甲基
‑
1,1
’‑
联苯，4,4
’‑
二氨基
‑
3,3
’‑
二甲基联苯，2,3,5,6
‑
四甲基
‑
1,4
‑
苯二胺，3,6
‑
二氨基咔唑，3,6
‑
二氨基
‑9‑
乙基咔唑，盐酸
‑
4,6
‑
二脒基
‑2‑
苯基吲哚，4,4
’‑
二氨基二苯硫醚；所述单体B选自如下化合物中的任意一种或多种：所述单体C选自如下化合物中的任意一种或多种：(3).溶液稀释后呈无色清澈透明状态，反应14～18h；升至室温，加入吡啶与乙酸酐化学关环，继续反应20～24h；控制溶液粘度，在100℃时，粘度在150～200泊；优选地，吡啶的
加入量为二酐单体总摩尔数的110％～120％，优选地，乙酸酐的加入量为二酐单体总摩尔数的1000％～1100％；(4).将所得聚合物溶液过滤，然后通过中空纤维膜纺丝喷嘴挤压，并且使挤压的中空纤维体通过N2气氛，随后在乙醇水溶液的凝结浴中、在
‑
10～
‑
5℃的温度下进行相转化制成湿纤维；将湿纤维在50～60℃温度下的乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：李南文，张宇琛，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：