【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及聚合物材料領域，更具體地涉及含四苯乙烯基團的聚苯并咪唑、使用其通過吸附分離氣體的方法以及其用于氣體的吸附分離的用途。
技術介紹
1、聚苯并咪唑(pbi)是指重復單元中含有咪唑環的一類雜環聚合物，具有優異的熱穩定性、機械穩定性和化學穩定性。
2、聚合物因其優異的加工性能，常被加工為膜制品例如納濾膜、中空纖維膜等用于氣體的分離純化。雖然分離性能優異，但聚合物膜制品通常不具備吸附效果。本專利技術中提供了新型聚苯并咪唑聚合物，其對氣體展現良好的吸附效果并對不同氣體展現不同的吸附選擇性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種具有氣體吸附分離性能的新型聚苯并咪唑聚合物。此外，本申請的聚苯并咪唑聚合物具有力致變色性能。
2、本專利技術第一方面提供了聚苯并咪唑，所述聚苯并咪唑含有結構單元a，所述結構單元a具有式(1)所示的結構；
3、
4、其中，x1基團為含有1-10個苯環的芳烴化合物提供的連接基團；和y基團為基于四苯乙烯的連接基團；其中，x1基團和y基團上各自獨立地存在或者不存在選自羥基、氨基、氰基、鹵素、c1-c4烷基、c1-c4鹵代烷基中的至少一種取代基。
5、在一些實施方案中，所述聚苯并咪唑含有結構單元a和結構單元c，含有結構單元a和結構單元d，或者含有結構單元a、結構單元b、結構單元c和結構單元d；
6、其中所述結構單元a具有式(1)所示的結構，所述結構單元b具有式(2)所示的結構，所述結構單元
7、
8、其中，x1和x2基團各自獨立地為含有1-10個苯環的芳烴化合物提供的連接基團；y基團為基于四苯乙烯的連接基團；和z基團為含有1-10個苯環的芳烴、含有1-10個雜環的雜環芳烴、含有1-3個雜環和1-8個苯環的芳烴、c4-c10環烷烴、c1-c8鏈烷烴、c2-c8烯烴中的至少一種化合物提供的連接基團；其中，x1、x2、y和z基團上各自獨立地存在或者不存在選自羥基、氨基、氰基、鹵素、c1-c4烷基、c1-c4鹵代烷基中的至少一種取代基。
9、在一些實施方案中，所述聚苯并咪唑含有結構單元a和可選的結構單元b，所述結構單元a具有式(1)所示的結構以及所述結構單元b具有式(2)所示的結構；
10、
11、其中，x1和x2基團各自獨立地為含有1-10個苯環的芳烴化合物提供的連接基團；y基團為基于四苯乙烯的連接基團；和z基團為含有1-10個苯環的芳烴、含有1-10個雜環的雜環芳烴、含有1-3個雜環和1-8個苯環的芳烴、c4-c10環烷烴、c1-c8鏈烷烴、c2-c8烯烴中的至少一種化合物提供的連接基團，且結構單元b存在時z與y不同；其中，x1、x2、y基團和z基團上各自獨立地存在或者不存在選自羥基、氨基、氰基、鹵素、c1-c4烷基、c1-c4鹵代烷基中的至少一種取代基。
12、本專利技術還提供了制備本專利技術的聚苯并咪唑的方法，該方法包括將至少一種具有式(6)所示結構的化合物與hooc-y-cooh和可選的hooc-z-cooh進行反應；
13、
14、其中，式(6)中的x基團與第一方面中所限定的x1和/或x2基團相同，并且hooc-y-cooh和可選的hooc-z-cooh中的y和z基團各自與第一方面中所限定的y和z基團相同。
15、本專利技術還提供了通過吸附分離co2氣體的方法，其中使用本專利技術的聚苯并咪唑作為吸附劑。
16、本專利技術還提供本專利技術的聚苯并咪唑作為吸附劑用于氣體吸附分離的用途。
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1.一種聚苯并咪唑，其特征在于，該聚苯并咪唑含有結構單元A，所述結構單元A具有式(1)所示的結構；
2.根據權利要求1所述的聚苯并咪唑，其中，所述聚苯并咪唑含有結構單元A和結構單元C，含有結構單元A和結構單元D，或者含有結構單元A、結構單元B、結構單元C和結構單元D；
3.根據權利要求1所述的聚苯并咪唑，其中，該聚苯并咪唑含有結構單元A和可選的結構單元B，所述結構單元A具有式(1)所示的結構以及所述結構單元B具有式(2)所示的結構；
4.根據權利要求1-3任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述X1和X2基團各自獨立地為苯、二聯苯、三聯苯、橋連苯、蝶烯和含有1-10個苯環的稠環芳烴中的至少一種化合物提供的連接基團；優選地，所述X1和X2基團各自獨立地為苯、二聯苯、橋連苯、蝶烯和萘中的至少一種化合物提供的連接基團；更優選地，橋連苯具有式(3)、式(4)或式(5)所示的結構，其中，R1、R3、R4各自獨立地選自氧原子、硫原子、羰基、磺酰基、亞甲基和鹵素取代的亞甲基；和R2選自含雜芳環；
5.根據權利要求1-4任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述
6.根據權利要求2-5任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述Z基團為苯、5-6元含氮雜環化合物、含2-7個苯環的芳烴化合物、含有1-2個含氮雜環和1-4個苯環的芳烴化合物、C4-C10環烷烴、C1-C8鏈烷烴和C2-C8烯烴中至少一種的化合物提供的連接基團；
7.根據權利要求1-6中任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述Y基團衍生自以下化合物中的至少一種：
8.根據權利要求1-7中任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述聚苯并咪唑的特性粘度為0.45-3.0dL?g-1；和/或，
9.根據權利要求1-8中任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述聚苯并咪唑的自由體積為優選為以及所述聚苯并咪唑的孔徑為優選為
10.根據權利要求1-9中任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述聚苯并咪唑具有力致變色性能。
11.一種制備根據權利要求1-10中任一項所述的聚苯并咪唑的方法，其中該方法包括將至少一種具有式(6)所示結構的化合物與HOOC-Y-COOH和可選的HOOC-Z-COOH進行反應；
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述反應在溶劑中進行，優選地，所述溶劑為甲磺酸/五氧化二磷的混合溶液或多聚磷酸，進一步優選為甲磺酸/五氧化二磷的混合溶液，且五氧化二磷的質量為甲磺酸質量的2-10％。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其中所述具有式(6)所示的結構的化合物的摩爾用量與HOOC-Y-COOH和任選的HOOC-Z-COOH的總摩爾用量的比值為1∶0.6-2，優選為1∶0.8-1.2。
14.一種通過吸附分離CO2氣體的方法，其中使用權利要求1-10中任一項所述的聚苯并咪唑作為吸附劑。
15.根據權利要求14所述的方法，其中通過吸附將CO2氣體與選自N2、O2或其混合物的氣體分離。
16.權利要求1-10中任一項所述的聚苯并咪唑作為吸附劑用于氣體吸附分離的用途。
17.根據權利要求16所述的用途，其中聚苯并咪唑作為吸附劑用于將CO2氣體與選自N2、O2或其混合物的氣體分離。
...【技術特征摘要】
1.一種聚苯并咪唑，其特征在于，該聚苯并咪唑含有結構單元a，所述結構單元a具有式(1)所示的結構；
2.根據權利要求1所述的聚苯并咪唑，其中，所述聚苯并咪唑含有結構單元a和結構單元c，含有結構單元a和結構單元d，或者含有結構單元a、結構單元b、結構單元c和結構單元d；
3.根據權利要求1所述的聚苯并咪唑，其中，該聚苯并咪唑含有結構單元a和可選的結構單元b，所述結構單元a具有式(1)所示的結構以及所述結構單元b具有式(2)所示的結構；
4.根據權利要求1-3任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述x1和x2基團各自獨立地為苯、二聯苯、三聯苯、橋連苯、蝶烯和含有1-10個苯環的稠環芳烴中的至少一種化合物提供的連接基團；優選地，所述x1和x2基團各自獨立地為苯、二聯苯、橋連苯、蝶烯和萘中的至少一種化合物提供的連接基團；更優選地，橋連苯具有式(3)、式(4)或式(5)所示的結構，其中，r1、r3、r4各自獨立地選自氧原子、硫原子、羰基、磺酰基、亞甲基和鹵素取代的亞甲基；和r2選自含雜芳環；
5.根據權利要求1-4任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述x1和x2基團各自獨立地選自以下連接基團：
6.根據權利要求2-5任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述z基團為苯、5-6元含氮雜環化合物、含2-7個苯環的芳烴化合物、含有1-2個含氮雜環和1-4個苯環的芳烴化合物、c4-c10環烷烴、c1-c8鏈烷烴和c2-c8烯烴中至少一種的化合物提供的連接基團；
7.根據權利要求1-6中任一項所述的聚苯并咪唑，其中，所述y基團衍生自以下化合物中的至少一種：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：李晶，武佳寧，張龍貴，王藹廉，牛鑫淼，計文希，張韜毅，陳婧，滿毅，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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