專利名稱：不對稱氣體分離膜和氣體分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由包含特定重復單元的可溶性芳族聚酰亞胺所形成的具有優(yōu)異的氣體分離性能和改善的機械性能的不對稱氣體分離膜，以及使用不對稱氣體分離膜的氣體分離方法。
背景技術(shù)：
專利文獻1披露了使用由包含聯(lián)苯基四羧酸作為主要成分的四羧酸組分和具有分子內(nèi)磺基的二胺制備的可溶性芳族聚酰亞胺來制造氣體分離膜的方法。然而，專利文獻 1沒有公開聯(lián)苯基四羧酸和4，4' _(六氟異亞丙基)雙鄰苯二甲酸結(jié)合作為四羧酸組分來使用，而且，該文獻沒有描述二氨基二亞苯基砜類，其與稍后描述的二氨基二苯并噻吩=5， 5-二氧化物同義，并且結(jié)合雙(氨基苯氧基苯基)六氟丙烷來制備具有優(yōu)異氣體分離性能的氣體分離膜。專利文獻2披露了一種制備用作分離膜的雙層氣體分離膜的方法，由包含聯(lián)苯基四羧酸作為主要成分的四羧酸組分和二胺組分制得的可溶性芳族聚酰亞胺，所述二胺組分由具有分子內(nèi)-SO2-基團的二胺和具有分子內(nèi)-C(CF3)2-基團的二胺組成。但是專利文獻 2即沒有公開聯(lián)苯基四羧酸和4，4' _(六氟異亞丙基)雙鄰苯二甲酸結(jié)合作為四羧酸組分使用，也沒有公開不對稱氣體分離膜具有均一的組成。專利文獻3披露了一種使用由4，4' _(六氟異亞丙基)雙鄰苯二甲酸和聯(lián)苯四甲酸組成的四羧酸組分和作為主要成分的含有二氨基二苯砜類(其與稍后描述的二氨基二苯并噻吩5，5-二氧化物同義)二胺組分制備的芳族聚酰亞胺制得的中空纖維氣體分離膜。 中空纖維氣體分離膜具有良好的氣體分離性能，例如改善的氧氣滲透率和氮氣滲透率的比率(即選擇滲透性)，但是作為中空纖維膜也需要具有改善的機械性質(zhì)。專利文獻3描述了優(yōu)選將具有兩個或更多個苯環(huán)的芳族二胺化合物與二胺例如二氨基二亞苯基砜結(jié)合使用。 然而，該文獻沒有專門描述與雙(氨基苯氧基苯基)六氟丙烷結(jié)合使用以進一步改善氣體分離性能。引文明細專利文獻專利文獻1 日本公開專利公布號1986-133106。專利文獻2 日本公開專利公布號1990-251232。專利文獻3 日本公開專利公布號1991-267130。發(fā)明概述本發(fā)明所要解決的問題本發(fā)明的目的之一是提供一種由包含特定重復單元的可溶性芳族聚酰亞胺制備的具有優(yōu)異氣體分離性能和改善的機械性能的不對稱氣體分離膜以及使用該不對稱氣體分離膜分離氣體的方法。本發(fā)明的不對稱氣體分離膜既具有改進的氧氣和氮氣之間的氣體分離能力又具有改進的機械性能，因此，它適用于從空氣中提供具有較高氮氣濃度的富氮空氣或者具有較高氧氣濃度的富氧空氣。解決向題的手段本發(fā)明涉及下述各項。1. 一種由可溶性芳族聚酰亞胺制備的不對稱氣體分離膜，所述可溶性芳族聚酰亞胺包含由通式(1)表示的重復單元
權(quán)利要求
1. 一種由可溶性芳族聚酰亞胺制備的不對稱氣體分離膜，所述可溶性芳族聚酰亞胺包含由通式(1)表示的重復單元
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對稱氣體分離膜，其中所述的單元Al是由選自下列各項的化合物去除氨基基團而得到的二價單元2，2-雙氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷，2， 2-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷，2，2-雙(3-氨基-4-羥基)六氟丙烷，2，2，-雙(三氟甲基)_4，4，- 二氨基聯(lián)苯，2，2，-雙(三氟甲基)_4，4，- 二氨基二苯醚和它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不對稱氣體分離膜，其中所述的單元A2是由3，7-二氨基-二甲基二苯并噻吩=5，5- 二氧化物去除氨基基團而得到的二價單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的不對稱氣體分離膜，其中所述在通式(1)中的A 包含50摩爾％或更少量的除所述單元Al或A2以外的衍生自二胺組分的二價單元A3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的不對稱氣體分離膜，其中所述的膜是不對稱的無孔膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的不對稱氣體分離膜，其中所述的膜是中空纖維膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的不對稱氣體分離膜，其中在膜形成過程中，芳族聚酰亞胺溶液中的溶劑是酰胺溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的不對稱氣體分離膜，其中在膜形成過程中芳族聚酰亞胺溶液被擠出到其中的凝固液選自水、酰胺溶劑的水溶液和乙醇的水溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的不對稱氣體分離膜，所述的不對稱氣體分離膜表現(xiàn)出氣體分離性，其中氧氣的滲透率(P' 02)是6. 0X10_5cm3(STP)/cm2-sec ^cmHg或更大， 并且氧氣滲透率與氮氣滲透率之比(P’ jr N2)為4. O或更大。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的不對稱氣體分離膜，其中斷裂拉伸伸長率是 10%或更大。
11.一種從包含兩種或更多種氣體的混合氣體中有選擇性地分離和收回特定氣體的方法，所述方法使用根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的不對稱氣體分離膜。
12. —種從空氣中制備富氧空氣或富氮空氣的方法，所述方法使用根據(jù)權(quán)利要求1-10 中任一項所述的不對稱氣體分離膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不對稱氣體分離膜，其是由通式(1)所表示的重復單元構(gòu)成可溶性芳族聚酰亞胺制備，并且具有改進的氣體分離性能和改進的機械性質(zhì)。[在通式(1)中，B包含10-70摩爾％的由通式(B 1)所表示四價單元B1和90-30摩爾％的由通式(B2)所表示的四價單元B2；并且A包含10-50摩爾％的由通式(A1a)所表示的二價單元A1或類似物質(zhì)和90-30摩爾％的由通式(A2a)表示的二價單元A2或類似物質(zhì)。]
文檔編號B01D71/66GK102227252SQ200980147879
公開日2011年10月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者中村誠, 加瀨洋次, 葉木朝則, 吉永利宗, 福永謙二 申請人:宇部興產(chǎn)株式會社