[其他]聚合物/液晶組合物半透膜及其使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86108433
• 申請日: 1986-12-19
• 公開（公告）號: CN86108433A
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 埃列娜·西蒙娜·佩爾切克
• 申請（專利權(quán)）人: 標(biāo)準(zhǔn)石油公司
• 主分類號: C08L65/00
• 分類號: C08L65/00;C08L25/06;C08L23/12;C08L33/04;C08K5/10;B01D13/04;B01D53/22
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李雒英,王惠

本發(fā)明敘述用于液體或氣體分離的半透膜的新型組合物。這種組合物包含聚合物鏈基質(zhì)和液晶物質(zhì)，具有改進(jìn)的滲透選擇性。同時還敘述了這些組合物作半滲透膜用來分離氣體混合物的方法。

本領(lǐng)域的許多報道描述了各種半滲透膜，它們的制備和使用。美國專利3，350，844號指出了通過由聚芳撐醚薄膜制備的一種很薄滲透薄膜或膜的滲透作用來濃縮氣體。美國專利3，780，496號指出了使用磺化的聚二甲苯醚膜從氣體混合物中分離出氦、氫和氧。

雖然上述的和其它已知的半透膜已有某些應(yīng)用，但人們還在不斷地研究新型膜和開發(fā)新型膜與已知膜的新應(yīng)用。最近日本已經(jīng)研制出一些新型膜，并且在提供社會審查的幾份專利申請中公開。專利申請213，407A號公開了一種包含有向列型液晶、鹵乙烯和可共聚單體的共聚物的膜組合物。專利申請213，406A公開了包含有機(jī)聚合物、向列型液晶和選擇性分離促進(jìn)劑的另一種膜。專利申請210，952A號公開了一種包含向列型液晶和耐熱高分子量聚合物的相類似膜。專利申請213，403A號也公開了包含向列型液晶和有機(jī)聚合物的膜材料。

發(fā)表在Polymer????Journal????16卷第4期，307-316頁（1984）題目為“通過聚合物/液晶組合物膜的氣體滲透作用”的文獻(xiàn)上較詳細(xì)地敘述了聚合物/液晶膜，并且描述了包含聚碳酸酯/正-（4-乙氧基-苯亞甲基）-4′-丁基-苯胺的組合物膜的制備、特性和使用方法。所用的液晶類型也是向列型。

可見所有前述公開中都只提及使用向列型液晶，還沒有提出使用近晶型和膽甾型液晶。

大體上，本發(fā)明組合膜的組合物由99至30份（重量）選自聚芳撐、取代聚芳撐、聚酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚鹵乙烯和含氮聚合物的聚合物鏈基質(zhì)和約1至70份（重量）選自近晶型和膽甾型類的液晶所組成。

上述組合物可用做半透膜，同時本發(fā)明也提供了由至少含有兩種氣體的混合物分離成兩組份的方法，一組份是至少由其中一種氣體富集成的組份，而另一組份中這種氣體被貧化了。這種方法是通過半透膜與氣體混合物接觸，氣體混合物中的一部分選擇性地通過膜，從而造成了在膜一邊的富集組份而在膜另一邊為被貧化的組份。

本發(fā)明的膜組合物包括不同類型的聚合物鏈基質(zhì)和由液晶特定相轉(zhuǎn)變溫度選定的近晶型或膽甾型類的液晶材料。由于膜組合物的制備方法非常簡單并且選擇液晶材料范圍非常廣泛，所以可制得多種新型和有用的膜。

可以按眾所周知和有用的形式提供膜，如組合或?qū)訅罕∧ひ约爸锌桌w維形式。當(dāng)許多聚合物鏈基質(zhì)分別用作膜時，由于液晶材料的增塑作用使它們的機(jī)械性能得到改進(jìn)。下面將提供所公開的無數(shù)聚合物鏈和能被組合的適合液晶物質(zhì)。

這些膜基于小分子大小和小分子形狀對它們進(jìn)行選擇性地分離。這種分子篩作用取決于溫度。溫度較高，選擇性較小，而滲透能力增加。這種現(xiàn)象認(rèn)為這些聚合物/液晶膜的選擇性分離作用，是由于中間相的分子排列形成立體識別的結(jié)果，這些分子排列規(guī)整性決定了膜選擇性滲透性。下列事實證實了這種看法：這些膜的最佳選擇性是在盡可能低的操作溫度下獲得的，這時選擇性最大，即中間相達(dá)到“晶格”排列。

聚合物基質(zhì)的選擇

如上所述，聚合物鏈基質(zhì)包括聚芳撐、和取代聚芳撐;聚酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚鹵乙烯和含氮聚合物。

聚芳撐是由（Ⅰ）式定義的聚合物

其中每個R分別是C₁至C₈脂族基或C₅至C₇環(huán)脂族基，或具有（Ⅱ）式的芳基

其中每個R₁分別是C₁至C₈脂族基而P是0至4的整數(shù)，每個基團(tuán)都不帶有叔α-碳原子;A是氫、鹵素、脂族基或芳基;Y是二價氧或硫原子，或碳酸酯基團(tuán);而n是約75至10，000的整數(shù)。

取代聚芳撐按（Ⅲ）式定義

（Ⅲ式見下頁）

其中R、Y、A和n與上述相同，B是磺酰基、磺酰胺、烷基、脂酰

基或磷基團(tuán)。

如上所述，Y可以是二價氧-0-，二價硫-S-，或碳酸酯基

所以芳撐單元與芳撐單元之間的Y可以各不相同，因此式（Ⅰ）聚合物可以含有全部三種鍵合的Y，可是較好的Y鍵合是在整個聚合物上是相同的，即都是碳酸酯、都是氧或都是硫。所以上式包括芳族聚酯、聚碳酸酯和聚砜。