多孔ABPBI[磷酸摻雜的聚(2,5-苯并咪唑)]膜及其制備方法技術

本發明專利技術涉及多孔ABPBI(磷酸摻雜的聚(2,5-苯并咪唑))膜及其制備方法。公開了對酸、堿、溶劑和高壓穩定的穩定多孔ABPBI(磷酸摻雜的聚(2,5-苯并咪唑))膜。所述膜用于從酸、堿和溶劑的溶液中分離溶質。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及多孔ABPBI(磷酸摻雜的聚(2，5_苯并咪唑))膜及其制備方法。更具體地，本專利技術提供了制備基于ABPBI的多孔膜的方法。ABPBI多孔膜對強酸、堿、常見有機溶劑和苛刻環境條件具有極好的穩定性。背景及現有技術已知基于二氨基聯苯胺(DAB)和間苯二甲酸(IPA)的聚苯并咪(PBI)作為PBI-I并且溶于諸如N，N-二甲基乙酰胺的極性非質子溶劑[Li等人，Chem. Mater. 15(2003)第4896-4915頁];而AB(聚苯并咪唑)(ABPBI)僅溶于諸如硫酸、甲酸、三氟乙酸、磷酸和聚(磷酸)的強酸[Asensio 等人，Fuel cells 5Νο· 3 (2005)第 336-343 頁]。ABPBI 的單體成本和合成時間遠低于PBI-I。 Chung等人在US 4842740中公開了由聚芳酯與PBI-I聚合物的混合物制備的膜。向聚苯并咪唑膜加入聚芳酯使得組合物更熱可加工并且不易受水分影響。這些膜顯示高的再生能力同時保留良好的通量范圍。Asensio 等人在 J. Electrochem. Soc. 151(2) (2004)第 Α304-Α310 頁中通過同時慘雜和澆鑄而從ABPBI/磷酸/甲烷磺酸溶液中制備基于聚(2，5-苯并咪唑)(ABPBI)的膜。然而，這些膜用于聚合物電解質膜燃料電池(PEMFC)。Wang等人在AIChe 52(2006)第1363-1377頁中報道了具有O. 348nm的平均有效孔半徑的用于頭孢氨芐分離的基于PBI的納米濾(NF)膜(中空纖維)，其依賴孔徑以及溶質和膜之間的靜電相互作用。Wang 等人在 J. Membr. Sci. 281(2006)第 307-315 頁中制備了基于 PBI 的 NF 膜，其具有52 a的截留分子量(MWCO)，其表現出隨pH增加的V-形鉻酸鹽排斥曲線。上述現有技術表明基于PBI的多孔膜基于(聚-2，2’-(間亞苯基)_5，5’-二苯并咪唑)(PBI-I)聚合物。然而，這些PBI膜在諸如NaOH(2. 5N)和H2SO4(25N)的溶劑中的穩定性和溶解度方面具有缺點。已知具有良好熱化學性質的致密ABPBI膜用于PEMFC應用，但不知道它們對強酸、堿和有機溶劑的穩定性。因此，現有技術明顯亟需具有對酸、堿和溶劑的穩定性的多孔ABPBI膜。此外，現有技術文獻沒有解決對在苛刻操作條件下能耐受濃酸、堿和有機溶劑的多孔ABPBI膜的需要。本專利技術的目的本專利技術的主要目的是提供能用于從酸、堿和有機溶劑的溶液中分離溶質的穩定多孔ABPBI膜。本專利技術的另一目的是通過改變其膜制備參數來制備膜以改進膜性能。本專利技術的另一目的是提供具有耐受諸如濃酸、堿、有機溶劑和高壓條件的苛刻環境條件而不需要諸如交聯、退火等的任何處理過程的潛能的單一膜。專利技術概述因此，本專利技術涉及穩定的多孔ABPBI (磷酸摻雜的聚(2，5_苯并咪唑))膜。本專利技術還提供了制備多孔ABPBI膜的方法。該多孔ABPBI膜對酸、堿、溶劑和高壓穩定。膜對常溫下的25N硫酸和100° C下的2. 5N氫氧化鈉穩定。本專利技術的膜用于分離酸、堿和溶劑的溶液中的溶質。此外，本專利技術涉及本專利技術的另ー實施方案，制備權利要求I所述的多孔ABPBI膜的方法，其中所述方法包括a.在溶劑中溶解ABPBI聚合物以形成摻雜溶液；b.任選在多孔支持物上澆鑄步驟(a)中獲得的摻雜溶液的膜；c.在環境條件下將步驟(b)中獲得的膜在空氣中保持高達5分鐘以及d.在高達150° C的溫度下在非溶劑浴中凝固步驟(C)中獲得的膜以獲得 多孔膜。附圖簡述圖I顯示通過改變在摻雜溶液和非溶劑中的聚合物濃度來制備的ABPBI膜的排斥(R)。圖2顯示使用不同支持物和6%的ABPBI的摻雜溶液制備的膜的排斥(R)。表格簡述表I顯示在I巴壓カ下使用不同多孔支持物制備的膜的水通量分析。表2顯示空氣干燥時間和凝固浴溫度對膜通量的影響。表3顯示膜M-6對有機溶劑的穩定性。表4顯示使用不同多孔支持物制備的膜的己烷穩定性。表5顯示在濃酸和堿處理后水通量的變化。專利技術詳述盡管本專利技術易受各種修改和替代形式的影響，但其具體方面已經通過實施例示出并在下文進行詳細描述。然而，應當理解不意圖將本專利技術限制于所公開的特定形式，而恰恰相反，如由附加的權利要求定義的，本專利技術包括屬于本專利技術實質和范圍內的所有修改、等效物和替代物。本申請者想要提及的是繪制實施例以僅示出與理解本專利技術的方面有關的具體細節從而不便本公開不易理解，并具有對本文的描述有好處的對本領域一般技術人員容易顯而易見的細節。術語“包括(comprises) ”、“包括(comprising) ”或其任何其它變型意圖包括非排除性內含物使得組合物、包括一系列要素的方法不僅包括那些要素而且可包括未清楚列舉或并非這類組合物或方法固有的其它要素。換言之，由“包括…”開始的產品或方法中的一種或多種元素沒有更多限制地且不排除產品或方法中存在其它元素或附加元素。在本專利技術方面的下列詳細描述中，對形成其部分的附隨的實施例進行參考并且其中通過例示可實施本專利技術的具體方面進行示出。以足夠的細節描述所述方面以能使本領域的技術人員實施本專利技術，并且應當理解可使用其它方面并且在不違背本專利技術范圍下可進行改變。因此，不以限制意義使用下列描述，并且本專利技術的范圍僅受附加的權利要求限制。因此，本專利技術涉及穩定的多孔ABPBI(磷酸摻雜的聚(2，5_苯并咪唑))膜。本專利技術還提供了制備多孔ABPBI膜的方法。該多孔ABPBI膜對酸、堿、溶劑和高壓穩定。膜對常溫下的25N硫酸和100° C下的2. 5N氫氧化鈉穩定。本專利技術的膜用于分離酸、堿和溶劑的溶液中的溶質。本專利技術的一個方面，其中多孔ABPBI膜對酸、堿、有機溶劑和高壓穩定。本專利技術的另一方面，其中所述膜對包括質子和非質子極性溶劑以及非極性溶劑在內的有機溶劑穩定。本專利技術的另一方面，其中所述膜在濃無機酸中穩定。本專利技術的另一方面，其中所述膜在濃堿溶液中穩定。本專利技術的另一方面，其中所述濃酸為25N的硫酸且所述濃堿為2. 5N的氫氧化鈉。本專利技術的另一方面，其中使用的ABPBI的濃度高達15%。 在本專利技術的另一方面中，制備權利要求I所述的多孔ABPBI膜的方法，其中所述方法包括a.在溶劑中溶解ABPBI聚合物以形成摻雜溶液；b.任選在多孔支持物上澆鑄步驟(a)中獲得的摻雜溶液的膜；c.在環境條件下將步驟(b)中獲得的膜在空氣中保持高達5分鐘以及d.在高達150° C的溫度下在非溶劑浴中凝固步驟(C)中獲得的膜以獲得多孔膜。本專利技術的另一方面，其中在步驟(a)中使用的溶劑為濃酸，所述濃酸選自甲烷磺酸、硫酸、磷酸、甲酸、三氟乙酸、聚(磷酸)的單獨或組合形式。本專利技術的另一方面，其中將ABPBI聚合物溶于溶劑或溶劑的組合。本專利技術的另一方面，其中任選加熱所述溶劑以溶解聚合物。本專利技術的另一方面，其中在選自玻璃、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚醚酮、金屬板和陶瓷的支持物上澆鑄所述膜。本專利技術的另一方面，其中所述凝固浴包括單獨地或與溶劑組合的非溶劑。本專利技術的另一方面，其中所述非溶劑選自水、醇和堿溶液，優選為無機堿。本專利技術的另一方面，其中溶劑為酸，所述酸選自甲烷磺酸、硫酸、磷酸、甲酸、三氟乙酸、聚(磷酸)的單獨或組合形式。根據本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.02.26 IN 434/DEL/20101.多孔ABPBI(磷酸摻雜的聚(2，5-苯并咪唑))膜，其中所述膜對酸、堿、有機溶劑和高壓穩定。2.如權利要求I所述的膜，其中所述膜對包括質子和非質子極性溶劑以及非極性溶劑在內的有機溶劑穩定。3.如權利要求I所述的膜，其中所述膜在濃無機酸中穩定。4.如權利要求I所述的膜，其中所述膜在濃堿溶液中穩定。5.如權利要求3和4所述的膜，其中所述濃酸為25N的硫酸且所述濃堿為2.5N的氫氧化鈉。6.如前述權利要求中任一權利要求所述的膜，其中所使用的ABPBI的濃度高達15%。7.制備權利要求I所述的多孔ABPBI膜的方法，其中所述方法包括 a.在溶劑中溶解ABPBI聚合物以形成摻雜溶液； b.任選在多孔支持物上澆鑄步驟(a)中獲得的摻雜溶液的膜； c.在環境條件下將步驟(b)中獲得的膜在空氣中保持高達5分鐘以及d.在高達150°C的溫度下...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尤海思·堪海牙拉爾·哈魯爾，哈沙達·賴麥師·路和卡爾，
申請(專利權)人：科學與工業研究委員會，
類型：
國別省市：