本發明涉及吸附材料，尤其涉及一種聚亞胺膜材料及其制備方法和在碘吸附中的應用。

背景技術：

1、放射性碘(129i和131i)是與核電擴散有關的常見污染物。它們具有很高的化學活性和較長的半衰期(如129i的半衰期為1.61×107年)，因此可以以蒸汽和氣溶膠的形式在大氣中長期存在。這些碘可以通過吸入、皮膚接觸或攝入被人體吸收，然后隨著時間的推移在甲狀腺中積累。這種逐漸積累的現象會損害血管和組織，經過長時間的潛伏期后最終導致癌癥。為此，人們一直在努力探索高效的放射性碘捕獲方法。在各種方法中，固態吸附因其操作簡單、維護成本低、無需高腐蝕性溶液等諸多優點，已被公認為最具潛力的技術之一。

2、其中，多孔材料(沸石、活性炭、共價有機框架、金屬有機框架等)一直被認為是捕獲碘最有利的吸附材料，這是因為多孔材料具有高表面積，理論上可提供大量的碘結合活性位點，因此在捕獲碘和其他放射性污染物方面較為有效。然而，上述多孔材料的制備過程復雜，條件苛刻；并且這些材料通常都是粉末狀的，結塊現象嚴重，難以回收利用。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明的目的在于提供一種聚亞胺膜材料及其制備方法和在碘吸附中的應用。本發明制備方法過程簡便，在室溫下即可完成，且制備的聚亞胺膜材料兼具高碘吸附能力和可回收性。

2、為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案:

3、本發明提供了一種聚亞胺膜材料的制備方法，包括以下步驟：

4、將交聯劑、二醛單體、二胺單體和非質子溶劑混合進行席夫堿反應，得到聚亞胺溶液；所述交聯劑包括2,6-雙(3′,4′-二氨基苯基)-4-苯基吡啶和/或三(2-氨基乙基)胺；

5、將所述聚亞胺溶液除溶劑成膜，得到所述聚亞胺膜材料。

6、優選地，所述二胺單體包括二乙烯三胺、聯大茴香胺和4,4'-二硫代二苯胺中的一種或幾種。

7、優選地，所述二醛單體包括對苯二甲醛、2,6-吡啶二甲醛和4-(4-甲酰基苯氧基)-3-甲氧基苯甲醛中的一種或幾種。

8、優選地，所述交聯劑中的-nh2與二胺單體中-nh2的摩爾比為1:(0.25～4)。

9、優選地，所述交聯劑和二胺單體中-nh2的總摩爾量與二醛單體中醛基的摩爾量之比為1:1。

10、優選地，所述非質子溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮和n,n-二甲基乙酰胺中的一種或幾種。

11、優選地，所述席夫堿反應的溫度為室溫，時間為3～10min；所述席夫堿反應在攪拌或振蕩的條件下進行。

12、優選地，所述除溶劑成膜的溫度為120℃，在30min內由室溫升溫至所述除溶劑成膜的溫度。

13、本發明提供了以上技術方案所述制備方法制備得到的聚亞胺膜材料。

14、本發明提供了以上技術方案所述聚亞胺膜材料在碘吸附中的應用。

15、本發明提供了一種聚亞胺膜材料的制備方法，本發明以2,6-雙(3′,4′-二氨基苯基)-4-苯基吡啶和/或三(2-氨基乙基)胺作為交聯劑，在非質子溶劑中與二胺單體和二醛單體經席夫堿反應，得到聚亞胺溶液；再將所述聚亞胺溶液成膜，得到聚亞胺膜材料。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

16、本發明制備的聚亞胺膜材料的聚合物骨架中具有大量的亞胺鍵，這些亞胺鍵通過與氫鍵相當的強相互作用，能非常有效地結合碘原子，這一特性確保了聚亞胺材料的穩定性和對碘的高效吸附能力；當交聯劑為2,6-雙(3′,4′-二氨基苯基)-4-苯基吡啶時還引入吡啶單元，由于其極化作用，吡啶-n和亞胺-n都富含電子，并表現為路易斯堿，因此它們可以通過電荷轉移捕獲碘(碘為路易斯酸)，因此吡啶單元的引入能夠提高聚亞胺的碘吸附能力；此外，富含電子的芳香族骨架也能通過靜電作用在一定程度上吸附碘；另外，本發明制備的聚亞胺膜材料的聚合物骨架中具有大量的雜原子，n雜原子、氧雜原子以及硫雜原子的引入都能在一定程度上提高聚合物對碘的吸附能力，因此本發明制備的聚亞胺膜材料具有優異的碘吸附能力和吸附穩定性；

17、本發明制備的聚亞胺膜材料中含動態亞胺鍵，動態亞胺鍵可以在熱壓條件下幫助破碎的聚亞胺膜材料重塑復原，使材料具有易于回收的特點；

18、本發明制備的為膜基材料，相對于粉末碘吸附材料而言，克服了易于結塊的特點，從而體現出良好的成本效益和用戶友好性；

19、而且，本發明僅需在室溫下反應即可制備聚亞胺，過程簡便，克服了傳統碘吸附材料(共價有機框架、金屬有機框架、多孔有機聚合物、無孔自適應晶體、大環無孔非晶材料)制備相對繁瑣的缺點；

20、進一步地，當二醛單體為4-(4-甲酰基苯氧基)-3-甲氧基苯甲醛時，其為香草醛衍生物，能夠進一步降低原料的成本，提高了聚合物的生物環保性。

21、實施例結果表明，本發明制備的聚亞胺膜材料的碘吸附容量為1.6～5.73g/g，且表現出優異的吸附穩定性，經過五個循環的吸附后，膜材料仍然保留了94％的碘吸附容量；在100℃、10mpa壓力下熱壓45min后，剪切過的聚亞胺膜可完全恢復到初始狀態，再加工薄膜的表面非常光滑，沒有裂縫，具有可回收性的特點；聚亞胺膜材料的拉伸強度為11.5～83.2mpa，機械性能優異。

技術特征：

1.一種聚亞胺膜材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二胺單體包括二乙烯三胺、聯大茴香胺和4,4'-二硫代二苯胺中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二醛單體包括對苯二甲醛、2,6-吡啶二甲醛和4-(4-甲酰基苯氧基)-3-甲氧基苯甲醛中的一種或幾種。

4.根據權利要求1～3任意一項所述的制備方法，其特征在于，所述交聯劑中的-nh2與二胺單體中的-nh2的摩爾比為1:(0.25～4)。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述交聯劑和二胺單體中-nh2的總摩爾量與二醛單體中醛基的摩爾量之比為1:1。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述非質子溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮和n,n-二甲基乙酰胺中的一種或幾種。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述席夫堿反應的溫度為室溫，時間為3～10min；所述席夫堿反應在攪拌或振蕩的條件下進行。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述除溶劑成膜的溫度為120℃，在30min內由室溫升溫至所述除溶劑成膜的溫度。

9.權利要求1～8任意一項所述制備方法制備得到的聚亞胺膜材料。

10.權利要求9所述聚亞胺膜材料在碘吸附中的應用。

技術總結
本發明提供了一種聚亞胺膜材料及其制備方法和在碘吸附中的應用，涉及吸附材料技術領域。本發明將交聯劑、二醛單體、二胺單體和非質子溶劑混合進行席夫堿反應，將所得聚亞胺溶液除溶劑成膜，得到聚亞胺膜材料；所述交聯劑包括2,6?雙(3′,4′?二氨基苯基)?4?苯基吡啶和/或三(2?氨基乙基)胺。本發明制備的聚亞胺膜材料具有優異的碘吸附能力和吸附穩定性；含動態亞胺鍵，可在熱壓條件下使破碎的聚亞胺膜材料重塑復原，具有易回收的特點；所述聚亞胺膜材料還具有優異的機械性能。同時，膜基材料相對于粉末碘吸附材料而言，克服了易于結塊的特點，體現出良好的成本效益和用戶友好性；并且本發明僅在室溫下即可制備聚亞胺，過程簡便。

技術研發人員：宮琛亮,李衛,李杰
受保護的技術使用者：蘭州大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24