一种氢键作用调控的固有微孔高分子膜及其制备和应用

技术特征：
1.一种氢键作用调控的固有微孔高分子膜，其特征在于，固有微孔高分子内链间存在氢键相互作用，且由氢键相互作用调控链间距和膜内微孔结构；其中，固有微孔高分子为pim-1高分子经偕胺肟化改性制备，所述的pim-1高分子由四酚单体和四氟单体聚合而成；偕胺肟化试剂选用羟胺水溶液，改性时间为20h；链间氢键作用是通过对上述偕胺肟化改性后的pim-1高分子引入联吡啶形成的，联吡啶加入量为改性后pim高分子质量的1％-4％。2.一种如权利要求1所述的氢键作用调控的固有微孔高分子膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、偕胺肟化改性pim-1高分子的制备：将pim-1高分子溶于四氢呋喃，形成质量浓度为0.015g/ml的溶液，在65℃、惰性气体氛围下充分搅拌至完全溶解；将反应体系温度升至69℃，向反应体系中按照与pim-1高分子体积质量比为10ml：1g加入羟胺水溶液；控制反应时间为20h，反应结束后将反应体系缓慢倒入乙醇中，析出固体，过滤，使用乙醇重复洗涤3次，于110℃下真空干燥3h，最终得到偕胺肟化改性的pim-1高分子，记为ao-pim高分子；步骤二、联吡啶分子诱导的氢键作用调控ao-pim膜的制备：将上述得到的ao-pim高分子溶于n,n-二甲基乙酰胺中形成2wt％的溶液，充分搅拌至完全溶解；按照ao-pim高分子质量的1％～4％加入联吡啶分子，其中，联吡啶分子选择4,4
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联吡啶；充分搅拌12h，超声脱泡、静置后，将铸膜液倒入培养皿中，80℃溶剂挥发成膜即为所得；其中，联吡啶分子的n原子与偕胺肟基团之间形成氢键作用，进而调控链间距和膜内微孔结构。3.一种按权利要求1所述氢键作用调控的固有微孔高分子膜或按权利要求2所述的制备方法制得的氢键作用调控固有微孔高分子膜的应用，其特征在于，用于c3h6/c3h8分离，在25℃、原料气压力0.5bar条件下，c3h6渗透系数为10-200barrer，c3h6/c3h8选择性为6-32。

技术总结
本发明公开了一种氢键作用调控的固有微孔高分子膜，经过偕胺肟化改性和联吡啶引入两步制备。其中，偕胺肟化改性是羟胺水溶液与PIM-1的四氢呋喃溶液反应特定时间，将PIM-1的氰基转化为偕胺肟基团。引入联吡啶是将偕胺肟改性的PIM-1高分子溶于N,N-二甲基乙酰胺溶剂，向其中加入一定量的联吡啶分子，充分搅拌，经溶剂挥发成膜。利用联吡啶分子与偕胺肟基团间的氢键作用构筑交联网络，调控膜内微孔结构。本发明具有制备过程可控性强、结构多样可调、方法通用等优点。将该膜用于C3H6/C3H8物系，可突破传统高分子膜的性能制约，实现高选择性和较高渗透性，在C3H6/C3H8分离中展现出一定的应用潜力。应用潜力。应用潜力。


技术研发人员：姜忠义 吴洪 任燕雄 刘琳 徐中兴 张特 冯涵
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/5/31