一种形成交联聚合物膜的方法技术

本发明专利技术提供一种形成交联聚合物膜的方法，所述方法包括：使聚合物膜与交联溶液接触以形成交联聚合物膜，其中该交联溶液包含溶解在极性质子溶剂中、包含至少一个酰卤基团的交联剂。本发明专利技术还提供一种交联聚合物膜。在一个优选的实施方案中，中空纤维聚苯并咪唑(PBI)在乙醇或异丙醇(IPA)的溶剂中被三甲基氯化铵(TMC)或间苯二甲酰氯(IPC)交联。(TMC)或间苯二甲酰氯(IPC)交联。(TMC)或间苯二甲酰氯(IPC)交联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种形成交联聚合物膜的方法


[0001]本专利技术涉及形成交联聚合物膜的方法以及由此方法形成的交联聚合物膜。

技术介绍

[0002]有机溶剂纳米过滤(OSN)是一种新兴的基于膜的分离技术，其可直接应用于现有的生产系统中。与吸附、快速层析、蒸发和蒸馏相比，OSN是一种性价比良好的分离技术，吸附、快速层析、蒸发和蒸馏通常耗能高，使用高温和/或使用大量溶剂，从而产生更高的生产成本并导致对环境的忧虑，而且还会产生较低品质的产品。
[0003]OSN膜在刺激性有机溶剂中的化学稳定性一直是一个问题。虽然已经设计出了具有化学稳定性并表现出良好的截留率的聚苯并咪唑(PBI)膜，但是生产PBI膜的大多数方法需要使用有害且有毒的溶剂和化学品。
[0004]虽然WO 2019/209177公开了一种交联聚合物膜的方法，但该方法可能不足以适应大规模交联剂产率的需要。
[0005]因此，需要一种改进的方法来形成高产率的交联膜，特别是对于OSN应用，它是低成本、环境友好且易于规模化的。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了解决这些问题，和/或提供一种用于形成交联聚合物膜，特别是适用于但不限于有机溶剂纳米过滤的聚合物膜的改良方法。
[0007]根据第一方面，本专利技术提供一种形成交联聚合物膜的方法，该方法包括使聚合物膜与交联溶液接触以形成交联聚合物膜，其中，所述交联溶液包含溶解在极性质子溶剂中、包含至少一个酰卤基团的交联剂。
[0008]根据特定的方面，所述聚合物膜可由至少一种聚合物形成。具体而言，所述至少一种聚合物可包含至少一个吡咯氮基团。例如，所述至少一种聚合物可以是，但不限于：聚苯并咪唑(PBI)。
[0009]聚合物膜可以是，但不限于平片状膜、中空纤维膜、管状膜或致密膜。
[0010]包含在所述交联溶液中的交联剂可以是包含至少一个酰卤基团的任何合适的交联剂。具体而言，所述交联剂可包含至少两个或三个酰卤基团。根据特定的方面，所述至少一个酰卤基团可以是酰氯基团。例如，所述至少一种交联剂可以是但不限于：均苯三甲酰氯(TMC)、间苯二甲酰氯(IPC)、对苯二甲酰氯或其组合。
[0011]所述交联溶液可包含任何合适的极性质子溶剂。根据特定的方面，所述极性质子溶剂可以包括但不限于：醇、羧酸或其混合物，其中醇不是叔醇。具体而言，所述极性质子溶剂可以是但不限于：甲醇、乙醇、异丙醇(IPA)或其混合物。
[0012]所述交联溶液可包含适量的交联剂。具体而言，所述交联溶液可包含0.01
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20％(重量/重量)的交联剂。
[0013]根据特定的方面，所述接触可在预定的温度下持续预定的时间段。例如，所述预定
温度可以是5
‑
100℃。例如，所述预定时间段可以是1分钟到120小时。
[0014]所述方法还可以包括在接触之前对聚合物膜进行溶剂交换。例如，所述进行溶剂交换包括采用交联溶液中所含的极性质子溶剂进行溶剂交换。
[0015]根据特定的方面，所述交联聚合物膜可具有1
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1000μm的厚度。
[0016]根据另一特定的方面，所述交联聚合物膜可以是亲水的。
[0017]根据第二方面，本文提供一种由第一方面的方法制备的交联聚合物膜。
[0018]本专利技术还提供了一种交联聚合物膜，其包括通过包含至少一个酰卤基团的交联剂交联的聚合物膜，其中所述交联聚合物膜在聚合物溶解后的聚合物凝胶含量≥95％。
[0019]所述聚合物膜可以是任何合适的聚合物膜。根据特定的方面，聚合物膜可以如上文关于第一方面所述。具体而言，所述聚合物膜可由包含至少一个吡咯氮基团的聚合物形成。
[0020]所述交联剂可以是任何合适的交联剂。根据特定的方面，交联剂可以如上文关于第一方面所述。
[0021]根据特定的方面，所述交联聚合物膜可以是亲水的。
附图说明
[0022]为了全面地理解本专利技术并且易于实践本专利技术的效果，将通过非限定性实施例(仅示例性的实施方式)参考附图对本专利技术进行说明，在附图中：
[0023]图1显示了在乙醇、异丙醇(IPA)和叔丁醇中交联的膜的聚合物凝胶百分比和吸光度值。
[0024]图2显示了未经稀释的DMAc(除叔丁醇稀释10倍之外)中的XPBI和NXPBI(稀释200倍)的紫外
‑
可见光谱(UV
‑
Vis)分析。
[0025]图3显示了溶解化合物的发色团分配。
[0026]图4显示了NXPBI和XPBI(N
‑
H)伸缩的ATR
‑
FTIR比较。
[0027]图5显示了NXPBI和XPBI(C＝N和咪唑环伸缩)的ATR
‑
FTIR比较。
[0028]图6显示了极性质子溶剂的可能机理。
[0029]图7显示了溶剂形成不需要的反应的可能机理。
[0030]图8显示了交联PBI膜的凝胶含量(重量损失百分比)。
[0031]图9显示了非交联聚合物在DMAc中的吸光度。
[0032]图10显示了交联膜性能(渗透和截留)。
[0033]图11显示了PBI和IPC的可能的反应路线。
[0034]图12显示了建议的PBI和IPC之间的交联反应。
具体实施方式
[0035]如上文所解释的，本领域需要一种改进的方法来形成高产率的交联膜，特别是适用于有机溶剂纳米过滤(OSN)的膜的改良方法。
[0036]在精细化学工业、食品工业、药物工业、石化工业和石油工业中，膜分离工艺，即有机溶剂纳米过滤，气体分离，燃料电池，水溶液分离和渗透蒸发被认为是节能且有益的工艺。这些工艺需要稳定且高性能的膜。
[0037]总体而言，本专利技术涉及改进的交联聚合物膜以及形成该交联聚合物膜的方法。具体而言，所述交联的聚合物膜可用于但不限于有机溶剂纳米过滤，并且可以抵抗在苛刻的有机溶剂中的溶解。此外，本专利技术的方法可以是一种环境友好的方法。具体而言，该方法不需要使用任何有害或有毒的溶剂和化学品。而且，本专利技术的方法可以是简单的方法并且因此可以容易地放大工业规模。
[0038]根据第一方面，本专利技术提供一种形成交联聚合物膜的方法，所述方法包括使聚合物膜与交联溶液接触以形成交联聚合物膜，其中所述交联溶液包含溶解在极性质子溶剂中、包含至少一个酰卤基团的交联剂。
[0039]所述聚合物膜可由至少一种聚合物形成。所述聚合物可以是任何合适的聚合物。具体而言，所述聚合物可以包含至少一个氮(N)原子亲核基团。所述至少一个N原子亲核基团可以是至少一个吡咯氮(
‑
NH
‑
)基团。甚至更具体地，所述至少一个N原子亲核基团可以是咪唑基团的吡啶N。例如，所述至少一种聚合物可以是但不限于：聚苯并咪唑(PBI)。
[0040]所述方法还包括在提供所述聚合物膜之前由包含至少一种聚合物的聚合物溶液形成所述聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成交联聚合物膜的方法，所述方法包括：使聚合物膜与交联溶液接触以形成交联聚合物膜，其中，所述交联溶液包含溶解在极性质子溶剂中、包含至少一个酰卤基团的交联剂。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物膜由包含至少一个吡咯氮基团的聚合物形成。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述聚合物为：聚苯并咪唑(PBI)。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述交联剂中包含的至少一个酰卤基团是酰氯基团。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述交联剂包含至少两个或三个酰卤基团。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述交联剂是：均苯三甲酰氯(TMC)、间苯二甲酰氯(IPC)、对苯二甲酰氯或其组合。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述极性质子溶剂包括：醇、羧酸或其混合物，并且其中所述醇不是叔醇。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述极性质子溶剂包括选自以下的至少一种醇：甲醇、乙醇和异丙醇(IPA)。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述接触持续预定时间段并在预定温度下进行。10.如权利要求9所述的方法，其中，所述预定温度是5℃至100℃。11.如权利要求9所述的方法，其中，所述预定时间段是1分钟至120小时。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述聚合物膜是平片状膜、中空纤维膜、管状膜或致密膜。13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述交联溶液包含0.01％至20％(重量/重量)的交联剂。14.如前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：默罕默德，
申请(专利权)人：璱纯有限公司，
类型：发明
国别省市：