Композитные мембраны на основе углеродных молекулярных сит, имеющие частицы, препятствующие разрушению субструктуры, загруженные в их сердцевину - RU2017121607A
Код документа: RU2017121607A
Формула
1. Способ получения волокна мембраны на основе CMS, включающий стадии:
образования композитного исходного полимерного полого волокна, имеющего оболочку, покрывающую полую сердцевину, при этом обеспечивают затвердевание сердцевины из композиции для сердцевины, содержащей полимерный материал для сердцевины, растворенный в растворителе для сердцевины, и частицы, препятствующие разрушению субструктуры, нерастворимые в растворителе для сердцевины, причем частицы, препятствующие разрушению субструктуры, располагают в порах, образованных в полимерном материале для сердцевины, при этом обеспечивают отвердевание оболочки из композиции для оболочки, содержащей полимерный материал для оболочки, растворенный в растворителе для оболочки, при этом частицы, препятствующие разрушению субструктуры, имеют средний размер менее одного микрона; и
осуществления пиролиза композитного исходного полимерного полого волокна до пиковой температуры пиролиза TP, при этом частицы, препятствующие разрушению субструктуры, получены из материала или материалов, которые в одном из случаев:
i) имеют температуру стеклования TG выше TP,
ii) имеют точку плавления выше TP или
ii) полностью термически разлагаются во время указанной стадии пиролиза при температуре ниже TP.
2. Способ по п. 1, где материал или материалы частиц, препятствующих разрушению субструктуры, выбраны из группы, состоящей из полимера, разновидностей стекла, разновидностей керамики, графита, кремнезема и смесей двух или более из них.
3. Способ по п. 2, где материал частиц, препятствующих разрушению субструктуры, представляет собой полибензимидазол.
4. Способ по п. 2, где материал частиц, препятствующих разрушению субструктуры, представляет собой кремнезем.
5. Способ по п. 1, где материал или материалы частиц, препятствующих разрушению субструктуры, выбраны из целлюлозных материалов и полиэтилена.
6. Способ по п. 1, где полимерный материал для оболочки и полимерный материал для сердцевины являются одним и тем же полимером или сополимером.
7. Способ по п. 6, где вес. % полимера или сополимера в композиции для сердцевины ниже, чем вес. % полимера или сополимера в композиции для оболочки.
8. Способ по п. 1, где полимерный материал для оболочки отличается от полимерного материала для сердцевины.
9. Способ по п. 8, где полимерный материал для оболочки содержит большее количество первого полимера или сополимера и меньшее количество второго полимера или сополимера, и полимерный материал для сердцевины содержит меньшее количество первого полимера или сополимера и большее количество второго полимера или сополимера.
10. Способ по п. 8, где полимерный материал для оболочки представляет собой первый полимер, характеризующийся первым коэффициентом термического расширения, при этом полимерный материал для сердцевины представляет собой второй полимер, характеризующийся вторым коэффициентом термического расширения, при этом и первый и второй коэффициенты термического расширения отличаются один от другого не более чем на 15%.
11. Способ по п. 10, где первый коэффициент термического расширения больше второго коэффициента термического расширения.
12. Способ по п. 10, где вес. % частиц, препятствующих разрушению субструктуры, в композиции для сердцевины выбран так, чтобы полимерный материал для оболочки давал усадку по длине волокна не более чем на +/- 15% по сравнению с полимерным материалом для сердцевины, но, в любом случае, составляет по меньшей мере 5 вес. %.
13. Способ по п. 8, где полимерный материал для оболочки представляет собой первый полимер, проявляющий первый коэффициент термической усадки выше температуры, при которой первый полимер начинает термически деградировать, при этом полимерный материал для сердцевины представляет собой второй полимер, характеризующийся вторым коэффициентом термической усадки выше температуры, при которой второй полимер начинает термически деградировать, при этом и первый и второй коэффициенты термической усадки отличаются один от другого не более чем на 15%.
14. Способ по п. 8, где полимерный материал для оболочки представляет собой первый полимер, полимерный материал для сердцевины представляет собой второй полимер, и второй полимер имеет температуру стеклования, равную 200°С или выше.
15. Способ по п. 14, где второй полимер имеет температуру стеклования, равную 280°C или выше.
16. Способ по п. 1, где полимерный материал для сердцевины представляет собой полиaрамид, состоящий из повторяющихся звеньев диаминомезитиленизофталевой кислоты.
17. Способ по п. 1, где полимерный материал для сердцевины представляет собой продукт конденсации 2,2-бис[4-(2,3-дикарбоксифенокси)фенил]пропана диангидрида и м-фенилендиамина или п-фенилендиамина.
18. Способ по п. 1, где полимерный материал для сердцевины представляет собой полибензимидазол.
19. Способ по п. 1, где каждый из полимерных материалов для сердцевины и для оболочки получен из полимера или сополимера, независимо выбранного из группы, состоящей из полиимидов, полиамидов, полиэфиримидов, полиамидоимидов, ацетатцеллюлозы, полифениленоксида, полиакрилонитрила и комбинаций двух или более из них.
20. Способ по п. 19, где полимерный материал для оболочки получен из полиимида.
21. Способ по п. 20, где полиимид состоит из повторяющихся звеньев формулы I:
22. Способ по п. 20, где полиимид представляет собой 6FDA:BPDA/DAM.
23. Способ по п. 20, где полиимид выбран из группы, состоящей из 6FDA:mPDA/DABA и 6FDA:DETDA/DABA.
24. Способ по п. 19, где полимерный материал для оболочки представляет собой поли(4,4'-оксидифенилен-пиромеллитимид).
25. Способ по п. 19, где полимерный материал для оболочки состоит из повторяющихся звеньев формул II и III:
26. Способ по п. 20, где полиимид состоит из повторяющихся звеньев формулы IV:
(IV).
27. Волокно мембраны на основе CMS, полученное согласно способу по п. 1.
28. Мембранный модуль на основе CMS, включающий множество волокон мембраны на основе CMS по п. 27.
29. Способ разделения газовой смеси, включающий стадии подачи газовой смеси в мембранный модуль на основе CMS по п. 28, извлечение проникающего газа из мембранного модуля на основе CMS, который обогащен по меньшей мере одним газом относительно газовой смеси, и извлечение непроникающего газа из мембранного модуля на основе CMS, который обеднен по меньшей мере по одному указанному газу относительно газовой смеси.
