【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体分离膜，具体为一种用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、能源是经济增长的最关键要素，对社会发展起着首要作用。尽管化石燃料的燃烧带来了许多挑战，但在目前满足全球能源需求的方法中，化石燃料仍占据主导地位。化石燃料面临两个主要挑战，即天然气升级(去除酸性气体)，以及捕捉发电厂、工业厂房和其他使用化石燃料设施排放的二氧化碳(co2)，这是最主要的温室气体。
2、气体分离可通过吸附、吸收、低温蒸馏和膜等不同方法实现。膜技术由于其能效高、操作简单、模块化、不改变相位、维护成本低、规模扩大灵活性强等固有优势而备受关注。薄膜首次应用于工业过程，可以用于气体分离的薄膜出现在20世纪80年代。然而，薄膜技术也存在明显的缺点，例如与吸附法相比，气体纯度较低。因此，开发同时具备高渗透性和高选择性的高性能膜材料仍然是当务之急，因为现有的玻璃和橡胶聚合物在渗透性和选择性之间存在一种权衡关系。高渗透性膜的选择性较低，反之亦然。虽然许多聚合物材料表现出卓越性能，但工业应用的适用材料却很有限。
3、根据学者robeson的研究得出，高分子膜在气体分离过程中存在着气体分离通量和对特定气体选择性的相互制约的现象(robeson,journal of membrane science,1991；robeson,journal of membrane science,2008)。换言之，高分离通量的聚合物膜通常表现出较差的气体选择性，这对于气体的高效分离是不利的。此外，co2/ch4的分离通常在超过2
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术克服了现有技术中的聚酰亚胺薄膜在高气体通量时气体选择性低的缺陷，通过在聚酰亚胺中引入扭曲非共面的大体积刚性结构-联萘结构，及具有化学灵活性的二酐结构，使聚酰亚胺膜在牺牲较小选择性的同时提高气体渗透性，以提高膜的气体分离性能。
3、为实现上述专利技术目的，采用如下技术方案：
4、本专利技术提供的一种用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜，其含有以下重复单元结构：
5、
6、其中，m和n为聚酰亚胺聚合度，且为正整数；
7、具体包括：
8、单体a为以下二酐结构中的任意一种或多种：
9、
10、单体b为以下二胺结构中的任意一种：
11、
12、单体c为以下二胺结构中的任意一种：
13、
14、本专利技术提供的一种用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
15、s1：在惰性气体n2的保护下，将单体b与单体c混合后，加入间甲酚溶液不断搅拌溶解，待单体b与单体c完全溶解后加入单体a，同时将反应设置在一定温度下，聚合一定时间后，加入催化剂并升温，期间不断补加间甲酚溶液使体系保持在一定浓度，反应一定时间后得到粘稠状溶液；
16、s2：反应结束后冷却收集，于沉淀剂中沉淀得白色丝状聚合物，洗涤数次，洗涤后产物于一定温度下真空干燥得到最终产物；
17、s3：将得到的最终产物溶解于非极性溶剂中配置成铸膜液，平铺于水平玻璃板上，待溶剂挥发后烘干处理得到上述用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜。
18、优选的，步骤s1中所述的单体a为6fda、opda、bpda中的一种或多种；所述的单体b为mp、mpt中的任意一种；所述的单体c为dmoda、oda、tfmb中的任意一种。
19、优选的，步骤s1中的催化剂为异喹啉、3-甲基吡啶中的任意一种。
20、优选的，步骤s1中所述的反应体系中的间甲酚溶液浓度始终保持在20％-45％之间。
21、优选的，步骤s1中所述的反应温度为40-65℃，保持时间为2-4小时。
22、优选的，步骤s1中所述的升温温度为170-190℃，反应时间为12-18小时。
23、优选的，步骤s2中的沉淀剂为甲醇、乙醇中的一种或两种混合物。
24、优选的，步骤s2中所述的真空干燥温度为140-190℃。
25、优选的，步骤s3中所述的非极性溶剂为thf、dmf、dmac、nmp中的一种或两种以上的混合物。
26、优选的，步骤s3中合成的含联萘结构聚酰亚胺膜的厚度为35-90μm。
27、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
28、改进后的合成方法改善了聚酰亚胺聚合物分子量低的问题，同时合成的聚合物展现出优异的气体分离性能，提高了联萘结构类聚酰亚胺的选择性，共聚后进一步提高了渗透性。
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1.用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜，其特征在于，包括以下重复单元结构：
2.一种权利要求1所述的用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述的反应体系中的间甲酚溶液浓度为20％-45％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中的沉淀剂为甲醇、乙醇中的一种或两种混合物。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述的真空干燥温度为140-190℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述的非极性溶剂为THF、DMF、DMAC、NMP中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中合成的含联萘结构聚酰亚胺膜的厚度为35-90μm。
【技术特征摘要】
1.用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜，其特征在于，包括以下重复单元结构：
2.一种权利要求1所述的用于气体分离的含联萘结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述的反应体系中的间甲酚溶液浓度为20％-45％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中的沉淀剂为甲醇、乙醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：荣子强，庄岩，雷星锋，肖宇扬，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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