一種聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜、其制備和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜、其制備和應(yīng)用，以聚醋酸乙烯酯PVAc和聚醚-b-聚酰胺Pebax為膜材料，通過溶液共混的方法制備氣體分離膜。該共混膜兼有玻璃態(tài)聚合物膜和橡膠態(tài)聚合物膜的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)先滲透CO2、H2S和SO2等酸性氣體，并對CO2/N2、SO2/N2、H2S/CH4、CO2/CH4等體系保持較高的分離性能。
【專利說明】—種聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜、其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體分離膜【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球工業(yè)化的發(fā)展，CO2的排放量逐年增大，造成的溫室效應(yīng)以及進(jìn)而帶來的環(huán)境問題也日趨嚴(yán)重，CO2的捕集和封存(CCS)受到各界人士的廣泛關(guān)注。CCS過程包括從氣源處進(jìn)行CO2的捕集、CO2的運(yùn)輸以及CO2的封存，其中捕集能耗占CCS全環(huán)節(jié)能耗的2/3左右，是制約CCS發(fā)展的瓶頸，因此發(fā)展新型高效CO2捕集技術(shù)是CCS發(fā)展的關(guān)鍵。
[0003]目前，用于CO2氣體分離的傳統(tǒng)方法主要有物理吸收法、化學(xué)吸收法、變壓吸附法和低溫冷凝法等?；瘜W(xué)吸收去除程度高，應(yīng)用廣泛，可用于CO2分壓較低的混合氣的處理，但是化學(xué)吸收的設(shè)備龐大，能耗高，工藝復(fù)雜，腐蝕設(shè)備管道性，吸收劑毒性大，易降解且損耗大；物理吸附法要求CO2分壓較高，去除程度卻不高，而變壓吸附的吸附容量有限，預(yù)處理要求高，兩種方法主要應(yīng)用于合成氨變換氣和煉廠氣；始于20世紀(jì)后半期的氣體膜分離技術(shù)具有能耗低、使用方便、操作彈性大等特點(diǎn)，運(yùn)行可靠性高，處理時不會出現(xiàn)高溫或其它極端情況，是世界各國特別關(guān)注的高新科技領(lǐng)域中研究開發(fā)的重點(diǎn)之一。
[0004]工業(yè)上最常使用的CO2分離膜是高分子聚合物膜，但由于其材料自身性質(zhì)的影響，氣體在聚合物膜中的透氣性和選擇性存在上限，即透氣性大的，選擇性小，反之亦然。因此，開發(fā)同時具有較大氣體滲透系數(shù)和較高選擇性的膜材料成為了該領(lǐng)域的研究目標(biāo)。聚醋酸乙烯酯(PVAc)被認(rèn)為是到目前為止所發(fā)現(xiàn)的親CO2性最強(qiáng)的只含有C，H，O的聚合物，它結(jié)構(gòu)中的親CO2官能團(tuán)醋酸酯基有助于CO2氣體在其中的溶解，提高了 CO2的溶解選擇性。從這一角度來說，PVAc可以作為分離CO2的膜材料，但是它的機(jī)械強(qiáng)度低，不能單獨(dú)用于膜制備領(lǐng)域。選擇一種合適的膜材料與之共混是將其用于膜分離領(lǐng)域的比較簡單經(jīng)濟(jì)的方法之一。聚醚-b-聚酰胺(Pebax)是一種已經(jīng)商業(yè)化了的含有醚氧基團(tuán)的嵌段共聚物，它不僅有很好的成膜性，還有很好的耐酸、堿和有機(jī)溶劑性，并且有很高的熱穩(wěn)定和機(jī)械穩(wěn)定性。所以，研究PVAc與Pebax共混的方法，對于制備高性能CO2分離膜，提高CO2分離效率，具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種聚醋酸乙烯酯與聚醚-b_聚酰胺共混膜、其制備和應(yīng)用；該共混膜是一種使C02、H2S和SO2相比于其他氣體(02、N2和CH4等)可優(yōu)先滲透的分離膜，并對co2/n2、so2/n2、H2S/CH4、C02/CH4等體系保持較高的分離性能。
[0006]本發(fā)明提供了一種聚醋酸乙烯酯與聚醚-b_聚酰胺共混膜，該共混膜的膜材料為聚醋酸乙烯酯(PVAc)和聚醚-b-聚酰胺(Pebax)，其中聚醋酸乙烯酯在共混膜中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%?99% (優(yōu)選為5%?50%)，其余為聚醚-b-聚酰胺。[0007]本發(fā)明提供的聚醋酸乙烯酯與聚醚-b_聚酰胺共混膜，所述聚醋酸乙烯酯(PVAc)
的結(jié)構(gòu)式為:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜，其特征在于:該共混膜的膜材料為聚醋酸乙烯酯PVAc和聚醚-b-聚酰胺Pebax，其中聚醋酸乙烯酯在共混膜中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%~99%，其余為聚醚-b-聚酰胺。
2.按照權(quán)利要求1所述聚醋酸乙烯酯與聚醚_b-聚酰胺共混膜，其特征在于:所述聚醋酸乙烯酯PVAc的結(jié)構(gòu)式為:
3.按照權(quán)利要求1所述聚醋酸乙烯酯與聚醚_b-聚酰胺共混膜，其特征在于:所述聚醚-b_聚酰胺Pebax為嵌段共聚物，其結(jié)構(gòu)式為:
4.按照權(quán)利要求3所述聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜，其特征在于:所述PA鏈段為尼龍-6 (PA6)、尼龍-1l(PAll)或尼龍_12(PA12) ;PE鏈段為聚環(huán)氧乙烷(ΡΕ0)、聚環(huán)氧丙烷(PPO)或聚環(huán)氧丁烷(PTMO)。
5.按照權(quán)利要求1所述聚醋酸乙烯酯與聚醚_b-聚酰胺共混膜，其特征在于:所述聚醋酸乙烯酯在共混膜中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~50%。
6.一種權(quán)利要求1所述聚醋酸乙烯酯與聚醚_b-聚酰胺共混膜的制備方法，其特征在于:該方法步驟如下: a)鑄膜液的配制:首先將聚醚_b-聚酰胺Pebax溶解于溶劑中，制備質(zhì)量濃度0.1~20%的Pebax溶液；再向溶液中加入所需質(zhì)量的聚醋酸乙烯酯PVAc，制備均相鑄膜液，溶解溫度為70~110°C ; b)鑄膜液脫泡； c)用流延成膜的方法在玻璃板或四氟板上制膜或用涂覆方法在平板濾膜上涂層制備復(fù)合膜； d)脫除膜中殘留溶劑。
7.按照權(quán)利要求6所述聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜的制備方法，其特征在于:所述步驟a)中的溶解聚醚-b-聚酰胺的溶劑為二甲基乙酰胺。
8.按照權(quán)利要求6所述聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜的制備方法，其特征在于:所述步驟a)中Pebax溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~8%。
9.按照權(quán)利要求6所述聚醋酸乙烯酯與聚醚-b-聚酰胺共混膜的制備方法，其特征在于:所述步驟b)中的鑄膜液脫泡采用靜置、負(fù)壓或超聲脫泡中的一種或二種以上組合。
10.權(quán)利要求1~5任一項所述共混膜的應(yīng)用，其特征在于:該共混膜可作為氣體分離膜，可以實(shí)現(xiàn)不同氣體組分的氣體混合物的分離過程。
11.按照權(quán)利要求10所述共混膜的應(yīng)用，其特征在于:該共混膜應(yīng)用于包括優(yōu)先滲透氣體和非優(yōu)先滲透氣體組成的氣體混合物的分離，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)先滲透氣體的分離與脫除； 優(yōu)先滲透氣體包括C02、H2S或SO2中的一種或二種以上的氣體； 非優(yōu)先滲透氣體包括N2、02、Cl~C4的烴類氣體中一種或二種以上氣體。
【文檔編號】B01D53/22GK103933877SQ201310023952
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月22日
【發(fā)明者】任吉中, 馮世超, 李暉, 鄧麥村 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所