聚酰亚胺复合气体分离膜及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115770494A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202111042410.9(51)Int.Cl.(22)申请日2021.09.07B01D71/64(2006.01)B01D69/12(2006.01)(71)申请人中国石油化工股份有限公司B01D67/00(2006.01)地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街B01D53/22(2006.01)22号申请人中国石油化工股份有限公司北京化工研究院(72)发明人王玉杰魏昕丁黎明郦和生徐一潇(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283专利代理师王崇李婉婉权利要求书6页说明书20页附图5页(54)发明名称聚酰亚胺复合气体分离膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及高分子膜材料及膜分离技术领域，公开了一种聚酰亚胺复合气体分离膜及其制备方法和应用。所述复合气体分离膜包括支撑层和分离层，分离层的材质含有具有式(I)所示的结构：m和n各自独立地为5‑2000的整数；X具有式(X1)‑式(X3)中任意一种所示的结构；Y具有式(Y1)‑式(Y5)中任意一种所示的结构；Z和Z’各自独立地具有式(Z1)或式(Z2)所示的结构；CN115770494ACN115770494A权利要求书1/6页1.一种聚酰亚胺复合气体分离膜，其特征在于，所述复合气体分离膜为片层结构，且所述复合气体分离膜包括支撑层和附着在所述支撑层外表面的分离层，所述分离层的材质含有聚酰亚胺无规共聚物，所述聚酰亚胺无规共聚物具有式(I)所示的结构：式(I)中，m和n各自独立地为5‑2000的整数；X具有式(X1)‑式(X3)中任意一种所示的结构；式(X1)‑式(X3)中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地为H、C1‑C4的烷基、C6‑C10的芳基、氨基、羟基或羧基；Y具有式(Y1)‑式(Y5)中任意一种所示的结构；式(Y1)‑式(Y5)中，R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15和R16各自独立地为H、C1‑C4的烷基、C6‑C10的芳基、氨基、羟基或羧基；Z和Z’各自独立地具有式(Z1)或式(Z2)所示的结构；式(Z2)中，Ra和Rb各自独立地为H、C1‑C4的烷基或C1‑C4的卤代烷基。2.根据权利要求1所述的复合气体分离膜，其中，所述X具有以下所示结构中的一种，2CN115770494A权利要求书2/6页和/或，Y具有以下所示结构中的一种，和/或，Z和Z’均具有Z1或Z3所示的结构，3.根据权利要求1或2所述的复合气体分离膜，其中，X为Xa，Y为Ya，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xa，Y为Yb，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xa，Y为Yd，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xb，Y为Ya，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xb，Y为Yb，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xb，Y为Yd，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xc，Y为Ya，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xc，Y为Yb，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xc，Y为Yc，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xc，Y为Y4，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xc，Y为Yd，Z和Z’均为Z1；或者，X为Xb，Y为Ya，Z和Z’均为Z3；或者，X为Xb，Y为Yb，Z和Z’均为Z3；或者，X为Xb，Y为Yd，Z和Z’均为Z3；3CN115770494A权利要求书3/6页或者，X为Xc，Y为Ya，Z和Z’均为Z3；或者，X为Xc，Y为Yb，Z和Z’均为Z3；或者，X为Xc，Y为Yd，Z和Z’均为Z3。4.根据权利要求1所述的复合气体分离膜，其中，所述分离层还含有添加剂，所述添加剂选自金属有机骨架化合物、硝酸锂和氯化锂中的一种或多种；优选地，所述金属有机骨架化合物选自UiO‑66和/或ZIF‑8；和/或，所述分离层具有致密结构，所述分离层的厚度为≤1000nm；和/或，所述支撑层为有机多孔超滤膜；优选地，所述支撑层选自聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚醚砜、聚砜、醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚乙烯、聚四氟乙烯和无纺布纤维中的一种或多种；和/或，所述复合气体分离膜的孔隙率为50‑80％。5.根据权利要求1‑4中任意一项所述的复合气体分离膜，其中，m和n各自独立地为50‑1000的整数；优选地，0.9≥n/(m+n)≥0.3，优选地，0.7≥n/(m+n)≥0.5；优选地，所述聚酰亚胺无规共聚物的重均分子量为120000‑600000，优选为200000‑450000。6.一种聚酰亚胺复合气体分离膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：(1)将聚酰亚胺无规共聚物和稀释剂混合制备铸膜液；(2)将所述铸膜液涂覆在基膜上并进行热处理后得到膜前体；(3)将所述膜前体进行凝固、萃取和干燥处理后得到聚酰亚胺复合气体分