多孔ABPBI[磷酸掺杂的聚(2,5-苯并咪唑)]膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及多孔ABPBI(磷酸掺杂的聚(2,5-苯并咪唑))膜及其制备方法。公开了对酸、碱、溶剂和高压稳定的稳定多孔ABPBI(磷酸掺杂的聚(2,5-苯并咪唑))膜。所述膜用于从酸、碱和溶剂的溶液中分离溶质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多孔ABPBI(磷酸掺杂的聚(2，5_苯并咪唑))膜及其制备方法。更具体地，本专利技术提供了制备基于ABPBI的多孔膜的方法。ABPBI多孔膜对强酸、碱、常见有机溶剂和苛刻环境条件具有极好的稳定性。背景及现有技术已知基于二氨基联苯胺(DAB)和间苯二甲酸(IPA)的聚苯并咪(PBI)作为PBI-I并且溶于诸如N，N-二甲基乙酰胺的极性非质子溶剂[Li等人，Chem. Mater. 15(2003)第4896-4915页];而AB(聚苯并咪唑)(ABPBI)仅溶于诸如硫酸、甲酸、三氟乙酸、磷酸和聚(磷酸)的强酸[Asensio 等人，Fuel cells 5Νο· 3 (2005)第 336-343 页]。ABPBI 的单体成本和合成时间远低于PBI-I。 Chung等人在US 4842740中公开了由聚芳酯与PBI-I聚合物的混合物制备的膜。向聚苯并咪唑膜加入聚芳酯使得组合物更热可加工并且不易受水分影响。这些膜显示高的再生能力同时保留良好的通量范围。Asensio 等人在 J. Electrochem. Soc. 151(2) (2004)第 Α304-Α310 页中通过同时惨杂和浇铸而从ABPBI/磷酸/甲烷磺酸溶液中制备基于聚(2，5-苯并咪唑)(ABPBI)的膜。然而，这些膜用于聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)。Wang等人在AIChe 52(2006)第1363-1377页中报道了具有O. 348nm的平均有效孔半径的用于头孢氨苄分离的基于PBI的纳米滤(NF)膜(中空纤维)，其依赖孔径以及溶质和膜之间的静电相互作用。Wang 等人在 J. Membr. Sci. 281(2006)第 307-315 页中制备了基于 PBI 的 NF 膜，其具有52 a的截留分子量(MWCO)，其表现出随pH增加的V-形铬酸盐排斥曲线。上述现有技术表明基于PBI的多孔膜基于(聚-2，2’-(间亚苯基)_5，5’-二苯并咪唑)(PBI-I)聚合物。然而，这些PBI膜在诸如NaOH(2. 5N)和H2SO4(25N)的溶剂中的稳定性和溶解度方面具有缺点。已知具有良好热化学性质的致密ABPBI膜用于PEMFC应用，但不知道它们对强酸、碱和有机溶剂的稳定性。因此，现有技术明显亟需具有对酸、碱和溶剂的稳定性的多孔ABPBI膜。此外，现有技术文献没有解决对在苛刻操作条件下能耐受浓酸、碱和有机溶剂的多孔ABPBI膜的需要。本专利技术的目的本专利技术的主要目的是提供能用于从酸、碱和有机溶剂的溶液中分离溶质的稳定多孔ABPBI膜。本专利技术的另一目的是通过改变其膜制备参数来制备膜以改进膜性能。本专利技术的另一目的是提供具有耐受诸如浓酸、碱、有机溶剂和高压条件的苛刻环境条件而不需要诸如交联、退火等的任何处理过程的潜能的单一膜。专利技术概述因此，本专利技术涉及稳定的多孔ABPBI (磷酸掺杂的聚(2，5_苯并咪唑))膜。本专利技术还提供了制备多孔ABPBI膜的方法。该多孔ABPBI膜对酸、碱、溶剂和高压稳定。膜对常温下的25N硫酸和100° C下的2. 5N氢氧化钠稳定。本专利技术的膜用于分离酸、碱和溶剂的溶液中的溶质。此外，本专利技术涉及本专利技术的另ー实施方案，制备权利要求I所述的多孔ABPBI膜的方法，其中所述方法包括a.在溶剂中溶解ABPBI聚合物以形成掺杂溶液；b.任选在多孔支持物上浇铸步骤(a)中获得的掺杂溶液的膜；c.在环境条件下将步骤(b)中获得的膜在空气中保持高达5分钟以及d.在高达150° C的温度下在非溶剂浴中凝固步骤(C)中获得的膜以获得 多孔膜。附图简述图I显示通过改变在掺杂溶液和非溶剂中的聚合物浓度来制备的ABPBI膜的排斥(R)。图2显示使用不同支持物和6%的ABPBI的掺杂溶液制备的膜的排斥(R)。表格简述表I显示在I巴压カ下使用不同多孔支持物制备的膜的水通量分析。表2显示空气干燥时间和凝固浴温度对膜通量的影响。表3显示膜M-6对有机溶剂的稳定性。表4显示使用不同多孔支持物制备的膜的己烷稳定性。表5显示在浓酸和碱处理后水通量的变化。专利技术详述尽管本专利技术易受各种修改和替代形式的影响，但其具体方面已经通过实施例示出并在下文进行详细描述。然而，应当理解不意图将本专利技术限制于所公开的特定形式，而恰恰相反，如由附加的权利要求定义的，本专利技术包括属于本专利技术实质和范围内的所有修改、等效物和替代物。本申请者想要提及的是绘制实施例以仅示出与理解本专利技术的方面有关的具体细节从而不便本公开不易理解，并具有对本文的描述有好处的对本领域一般技术人员容易显而易见的细节。术语“包括(comprises) ”、“包括(comprising) ”或其任何其它变型意图包括非排除性内含物使得组合物、包括一系列要素的方法不仅包括那些要素而且可包括未清楚列举或并非这类组合物或方法固有的其它要素。換言之，由“包括…”开始的产品或方法中的一种或多种元素没有更多限制地且不排除产品或方法中存在其它元素或附加元素。在本专利技术方面的下列详细描述中，对形成其部分的附随的实施例进行參考并且其中通过例示可实施本专利技术的具体方面进行示出。以足够的细节描述所述方面以能使本领域的技术人员实施本专利技术，并且应当理解可使用其它方面并且在不违背本专利技术范围下可进行改变。因此，不以限制意义使用下列描述，并且本专利技术的范围仅受附加的权利要求限制。因此，本专利技术涉及稳定的多孔ABPBI(磷酸掺杂的聚(2，5_苯并咪唑))膜。本专利技术还提供了制备多孔ABPBI膜的方法。该多孔ABPBI膜对酸、碱、溶剂和高压稳定。膜对常温下的25N硫酸和100° C下的2. 5N氢氧化钠稳定。本专利技术的膜用于分离酸、碱和溶剂的溶液中的溶质。本专利技术的一个方面，其中多孔ABPBI膜对酸、碱、有机溶剂和高压稳定。本专利技术的另一方面，其中所述膜对包括质子和非质子极性溶剂以及非极性溶剂在内的有机溶剂稳定。本专利技术的另一方面，其中所述膜在浓无机酸中稳定。本专利技术的另一方面，其中所述膜在浓碱溶液中稳定。本专利技术的另一方面，其中所述浓酸为25N的硫酸且所述浓碱为2. 5N的氢氧化钠。本专利技术的另一方面，其中使用的ABPBI的浓度高达15%。 在本专利技术的另一方面中，制备权利要求I所述的多孔ABPBI膜的方法，其中所述方法包括a.在溶剂中溶解ABPBI聚合物以形成掺杂溶液；b.任选在多孔支持物上浇铸步骤(a)中获得的掺杂溶液的膜；c.在环境条件下将步骤(b)中获得的膜在空气中保持高达5分钟以及d.在高达150° C的温度下在非溶剂浴中凝固步骤(C)中获得的膜以获得多孔膜。本专利技术的另一方面，其中在步骤(a)中使用的溶剂为浓酸，所述浓酸选自甲烷磺酸、硫酸、磷酸、甲酸、三氟乙酸、聚(磷酸)的单独或组合形式。本专利技术的另一方面，其中将ABPBI聚合物溶于溶剂或溶剂的组合。本专利技术的另一方面，其中任选加热所述溶剂以溶解聚合物。本专利技术的另一方面，其中在选自玻璃、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚醚酮、金属板和陶瓷的支持物上浇铸所述膜。本专利技术的另一方面，其中所述凝固浴包括单独地或与溶剂组合的非溶剂。本专利技术的另一方面，其中所述非溶剂选自水、醇和碱溶液，优选为无机碱。本专利技术的另一方面，其中溶剂为酸，所述酸选自甲烷磺酸、硫酸、磷酸、甲酸、三氟乙酸、聚(磷酸)的单独或组合形式。根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.26 IN 434/DEL/20101.多孔ABPBI(磷酸掺杂的聚(2，5-苯并咪唑))膜，其中所述膜对酸、碱、有机溶剂和高压稳定。2.如权利要求I所述的膜，其中所述膜对包括质子和非质子极性溶剂以及非极性溶剂在内的有机溶剂稳定。3.如权利要求I所述的膜，其中所述膜在浓无机酸中稳定。4.如权利要求I所述的膜，其中所述膜在浓碱溶液中稳定。5.如权利要求3和4所述的膜，其中所述浓酸为25N的硫酸且所述浓碱为2.5N的氢氧化钠。6.如前述权利要求中任一权利要求所述的膜，其中所使用的ABPBI的浓度高达15%。7.制备权利要求I所述的多孔ABPBI膜的方法，其中所述方法包括 a.在溶剂中溶解ABPBI聚合物以形成掺杂溶液； b.任选在多孔支持物上浇铸步骤(a)中获得的掺杂溶液的膜； c.在环境条件下将步骤(b)中获得的膜在空气中保持高达5分钟以及d.在高达150°C的温度下...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤海思·堪海牙拉尔·哈鲁尔，哈沙达·赖麦师·路和卡尔，
申请(专利权)人：科学与工业研究委员会，
类型：
国别省市：