一种离子型超交联聚合物膜制造技术

本发明专利技术公开了一种离子型超交联聚合物膜，所述离子型超交联聚合物膜为三

【技术实现步骤摘要】
一种离子型超交联聚合物膜、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于气体分离领域，特别涉及一种离子型超交联聚合物膜
、
制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]在工业化生产过程中，传统化石燃料的使用会产生大量的温室气体，大量温室气体排放至空气中会严重破坏环境，进而影响到人类自身生存发展，因此节能减排，对这些气体进行分离回收处理，减少污染具有重要意义
。
传统的气体分离技术，如低温蒸馏
、
化学吸收等，由于能耗高
、
成本高，经济效益低，需要进一步优化
。
经过长期的研究，膜分离技术能够较好的弥补这些不足而成为近年来的重点研究方向
。
[0003]气体分离膜技术由于具有能耗低
、
对环境友好
、
成本低效益高等诸多优势，受到广泛关注和研究
。
在采用膜分离气体的材料中，聚合物膜因原料来源众多
、
成本低廉
、
制备工艺简单
、
综合性能良好等优点被广泛使用
。
从聚合物气体分离膜的发展情况来看，在分离过程中主要存在以下几个问题：渗透
‑
选择性权衡
、
塑化效应
、
物理老化和长期稳定性，这限制了其在高温高压等复杂环境中的应用
。
因此，面对这些挑战，我们需要深入理解和掌握聚合物气体分离膜材料的结构
‑
性能关系，通过设计和优化膜材料制备工艺，以及探索新型的聚合物结构，开发出满足高性能要求的新材料
。
[0004]离子型超交联聚合物是一种具有丰富的阴离子和阳离子活性位点和微孔结构的材料，它可以在温和的反应条件下通过简单的傅克烷基化反应一步合成，再以真空抽滤的方式制备膜
。
离子型超交联聚合物由于反应条件温和，操作流程简单，单体价格便宜，材料稳定性良好
、
功能可设计性等特点，在用于
CO2捕获
、
离子交换方面受到重点研究，但要将其制成具有高的气体渗透性和选择性的薄膜材料还存在一定的挑战性，现有的在这方面的研究也比较少
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于解决现有技术中无法将离子型超交联聚合物制备成具有气体渗透性和选择性的薄膜材料的技术问题
。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种离子型超交联聚合物膜，所述离子型超交联聚合物膜为三
(4
‑
咪唑
‑1‑
基苯基
)
胺与1，4‑
二
(
溴甲基
)
苯交联反应的聚合物，其化学结构式为：
[0007]。
[0008]在一些实施例中，所述离子型超交联聚合物膜为三
(4
‑
咪唑
‑1‑
基苯基
)
胺与4，4‑
二溴甲基联苯交联反应得到
。
[0009]本专利技术第二方面提供了一种如上述所述的离子型超交联聚合物膜的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S1、
将三
(4
‑
咪唑
‑1‑
基苯基
)
胺和1，4‑
二
(
溴甲基
)
苯加入到
Schlenk
反应管中，密封，预抽真空
15
‑
20min
；
[0011]更进一步地，所述离子型超交联聚合物膜为三
(4
‑
咪唑
‑1‑
基苯基
)
胺与4，4‑
二溴甲基联苯交联反应得到
。
[0012]S2、
称取无水三氯化铁，通过超声分散将其均匀溶于1，2‑
二氯乙烷中，得到三氯化铁溶液；
[0013]S3、
将
Schlenk
反应管接通氮气，并加入1，2‑
二氯乙烷
10
‑
15mL
，搅拌预反应7‑
10min
；
[0014]S4、
在
Schlenk
反应管中加入三氯化铁溶液，密封，油浴加热反应；
[0015]S5、
将反应得到的产物通过甲醇洗涤
、
离心，真空组装成膜，
40℃
下真空烘干，得到聚合物膜；
[0016]S6、
称取无水氯化钴溶于甲醇中，得到氯化钴溶液；
[0017]S7、
取氯化钴溶液滴涂于
S5
中干燥的膜表面浸泡，等甲醇挥发
、
膜干燥
12h
后，平整地放入陶瓷坩埚中，放入管式炉中，在氮气气氛下以一定的升温速度进行高温碳化，达到碳化温度后继续在氮气条件下自然冷却到室温，得到碳化后的聚合物膜
。
[0018]作为本专利技术第二方面的一种优选实施方式，所述
S1
中三
(4
‑
咪唑
‑1‑
基苯基
)
胺与1，4‑
二
(
溴甲基
)
苯的摩尔比为1：
3。
[0019]作为本专利技术第二方面的一种优选实施方式，所述
S2
中三氯化铁的1，2‑
二氯乙烷催化剂溶液的浓度为
0.281mmol/mL。
[0020]作为本专利技术第二方面的一种优选实施方式，所述
S4
中加入的三氯化铁溶液为2‑
8mL。
[0021]作为本专利技术第二方面的一种优选实施方式，所述
S4
中油浴加热的温度为
60
‑
80℃
，
反应时间为
24
‑
36h。
[0022]作为本专利技术第二方面的一种优选实施方式，所述
S5
中离心洗涤的转速为
8000
‑
9000rpm
，离心时间为
10
‑
20min。
[0023]作为本专利技术第二方面的一种优选实施方式，所述
S6
中氯化钴溶液的浓度为
0.1mol/mL。
[0024]作为本专利技术第二方面的一种优选实施方式，所述
S7
中的升温速度为
5℃/min
，碳化温度为
500
‑
800℃。
[0025]本专利技术第三方面提供了一种如上述所述的离子型超交联聚合物膜在
CO2/H2气体分离中的应用
。
[0026]本专利技术技术方案有益效果如下：
[0027]本专利技术的三
(4
‑
咪唑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种离子型超交联聚合物膜，其特征在于，所述离子型超交联聚合物膜为三
(4
‑
咪唑
‑1‑
基苯基
)
胺与1，4‑
二
(
溴甲基
)
苯交联反应的聚合物，其化学结构式为：
。2.
一种如权利要求1所述的离子型超交联聚合物膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
将三
(4
‑
咪唑
‑1‑
基苯基
)
胺和1，4‑
二
(
溴甲基
)
苯加入到
Schlenk
反应管中，密封，预抽真空
15
‑
20min
；
S2、
称取无水三氯化铁，通过超声分散将其均匀溶于1，2‑
二氯乙烷中，得到三氯化铁溶液；
S3、
将
Schlenk
反应管接通氮气，并加入1，2‑
二氯乙烷
10
‑
15mL
，搅拌预反应7‑
10min
；
S4、
在
Schlenk
反应管中加入三氯化铁溶液，密封，油浴加热反应；
S5、
将反应得到的产物通过甲醇洗涤
、
离心，真空组装成膜，
40℃
下真空烘干，得到聚合物膜；
S6、
称取无水氯化钴溶于甲醇中，得到氯化钴溶液；
S7、
取氯化钴溶液滴涂于
S5
中干燥的膜表面浸泡，等甲醇挥发
、
膜干燥
12h
后，平整地放入陶瓷坩埚中，放入管式炉中，在氮气气氛下以一定的升温速度进行高温碳化，达到碳化温度后继续在氮气条件下自然冷却到室温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫懿，吕宝康，左宏瑜，廖耀祖，吴子豹，王斐，
申请(专利权)人：南通斐腾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：